Procédé pour le contrôle de la marche d'un four à cuve,
tel qu'un haut fourneau.
La présente invention se rapporte à un procédé
pour le contrôle de la marche d'un four à cuve, spécialement applicable au haut fourneau.
Le contrôle de la marche du haut fourneau se fait généralement en se basant sur l'analyse du gaz de gueulard, les pressions de vent et de gaz à différents niveaux du haut fourneau
et sur l'analyse de la fonte et du laitier coulés.
Une autre technique consiste à observer la charge à la partie supérieure du haut fourneau. Ces observations de la charge portent sur sa température et la répartition de cette température à la surface, ainsi que sur sa forme et sa configuration, l'uniformité de sa descente, etc...
Qu'elles soient continues ou discrètes, les méthodes mentionnées ci-dessus ne peuvent fournir que des renseignements globaux sur les phénomènes qui se passent réellement à l'intérieur du fourneau. Rarement, ils permettent d'identifier l'endroit ou les endroits où il pourrait se passer l'un ou l'autre phénomène indésirable.
Afin de remédier, au moins partiellement à ces inconvénients, on a déjà imaginé de faire appel à des sondes qui, plongées dans l'intérieur de la masse de la charge, permettent d'obtenir "de visu" certains renseignements sur la bonne marche du fourneau.
Il semble cependant que les renseignements ob.tenus de cette façon'ne permettent de tirer que des conclusions valables très localement et de plus, leur obtention est difficile et "lourde".
Un certain nombre d'indications peuvent encore être retirées à partir des mesures de température effectuées sur l'eau de refroidissement des boîtes ou des plaques de refroidissement dont on garnit les parois latérales du fourneau, afin d' empêcher un échauffement inacceptable du réfractaire qui constitue l'essentiel des dites parois. Cependant, ces indications restant fort qualitatives, conservent une signification locale et ne permettent pas, d'une façon générale, de se rendre compte, de façon très nette, de l'importance d'un dérèglement dans l'uniformité de la marche du fourneau, ni éventuellement de l'imminence d'un danger grave, perçage ou autre...
La présente invention a précisément pour objet un procédé grâce auquel on peut avoir, de façon permanente, des renseignements précis sur la répartition de la température sur toute la périphérie latérale de la charge, ce qui permet de déceler la formation, l'existence, la localisation, la disparition ou le déplacement de garnissage, cheminées ou les endroits d'usures anormales.
L'analyse des renseignements que le procédé susdit permet d'obtenir conduit, suivant le cas, à prendre d'une manière beaucoup plus judicieuse, plus rapide et mieux dosée, toutes mesures correctives à long terme, par exemple modifications dans la charge (nature - répartition) et/ou à court terme, par exemple modification dans les paramètres de soufflage ou d' injection d'hydrocarbures, qui paraîtraient nécessaires au maintien ou au rétablissement de la bonne marche du fourneau.
Avant de définir de façon précise les caractéristiques du procédé faisant l'objet de la présente invention, on va en décrire un exemple concret de réalisation, donné à titre non limitatif.
Suivant cet exemple, le procédé est appliqué à un haut fourneau 1 schématisé à la figure 1. La paroi latérale du haut fourneau est garnie sur toute sa périphérie dans la zone 2 de plaques métalliques P (figure 2) jointives disposées côte à côté en un certain nombre de niveaux (rep. 3 à 8) pour remplir la périphérie de la zone 2. Ces plaques sont disposées entre le revêtement réfractaire interne 9 et une couche thermiquement isolante 10, elle-même recouverte par le blindage 11 externe du fourneau. En outre, dans le sens vertical elles sont pourvues de conduits 12 destinés au passage d'un fluide refroidisseur tel que de l'eau, les conduits passant d'une plaque à l'autre au moyen de raccords appropriés 13, par exemple des raccords flexibles.
Au milieu de chaque plaque, sur sa face côté interne, se trouve \ un thermocouple 14 permettant une mesure de la température. De cette façon, on dispose dans le haut fourneau d'un réseau de points de prise de température sur toute la périphérie de la zone 2.
A partir de ce réseau, on trace sur un diagramme le développement de la zone 2, soit donc en ordonnée la hauteur des différents niveaux, à partir d'une origine conventionnelle, et en abscisse le développement de la périphérie du fourneau à l'endroit considéré. On y repère tous les points correspondant aux prises de température, que l'on complète avec les indications des températures effectivement mesurées et l'on trace les isothermes résultant des indications reprises au diagramme. On obtient par exemple un réseau d'isothermes du genre de celui repris à la figure 4.
A partir de l'examen d'un de ces diagrammes, on peut tirer les conclusions suivantes :
- pour les zones particulièrement froides :
- elles révèlent la présence de forts garnissages qui peuvent donner lieu à un dégarnissage rapide, ce que l'on peut observer grâce à une élévaticn rapide de la température de la dite zone,
- elles sont en contact avec des portions de la charge du haut fourneau, mal irriguées par les gaz montants, ce qui pourrait se confirmer si la dite zone reste froide,
- elles peuvent être la conséquence d'une insuffisance ou d'incidents de soufflage aux tuyères se trouvant à l'aplomb de la dite zone, ce qui incite à effectuer un contrôle en cet endroit;
- pour les zones particulièrement chaudes :
- elles viennent d'être le siège d'un -dégarnissage, ce que l'on décèle grâce à l'apparition de caractère "chaud" de cette zone,
- elles subissent l'influence de cheminées gazeuses situées à la périphérie.
Dans l'un comme dans l'autre cas, il faut porter attention au fait que le système de refroidissement risque d'être sollicité au-delà de la limite de sa résistance.
Pour remédier aux anomalies décelées par le réseau et la disposition des isothermes, on dispose comme dit plus haut, de moyens à long terme (par la charge) et à court terme, par le soufflage. Les mesures à prendre sont fonctions, non'd'un seul diagramme, mais de l'évolution de ceux-ci au cours du temps, car cette évolution apporte un surcroît de renseignements à l'opérateur pour lui permettre de déceler avec plus de certitude la nature de l' anomalie révélée par le diagramme relevé, et partant de prendre les contre-mesures les plus appropriées pour régulariser la situation.
L'observation des diagrammes (et des isothermes), ainsi que de leur évolution temporelle, permet en outre à l'opérateur :
- d'estimer l'épaisseur résiduelle des réfractaires du haut fourneau,
- d'estimer le caractère homogène de la répartition des gaz montant à l'intérieur du haut fourneau,
- d'estimer approximativement la pos ition de la zone de fusion des matériaux dans celui-ci.
En résumé, le procédé tel qu'on peut de discerner à la lumière de l'exemple donné ci-dessus, apparaît comme un contrôle et une maîtrise de la régularité de marche d'un haut fourneau. Il permet également de contribuer à reconnaître des incidents de marche du haut fourneau, tels par exemple un blocage, une défaillance du système de refroidissement de celui-ci, dès le stade initial de l'apparition de ces anomalies.
Ayant ainsi décrit un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on va maintenant en définir les caractéristiques essentielles.
Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que l'on fait usage d'un four
à cuve et de préférence d'un haut fourneau, dont une tranche horizontale au moins est garnie sur la majeure partie et de préférence la totalité de sa périphérie d'un réseau de capteurs de température disposés au voisinage de la paroi externe du revêtement réfractaire interne du four, en ce qu'on effectue de façon périodique ou continue des mesures de température au moyen des dits capteurs, en ce qu'on établit au moyen des résultats de ces mesures la carte thermographique instantanée de la dite tranche, et en ce que de la connaissance des zones plus chaudes ou plus froides repérées sur la carte,ainsi que de leur évolution au cours du temps, on déduit la situation réelle du four à l'intérieur de la dite tranche, et en ce qu'on prend toute mesure jugée utile, soit du côté de la charge, soit du côté du soufflage et des-injections éventuelles,
soit les deux à la fois,pour faire disparaître toute anomalie constatée sur la carte thermographique.
Suivant une variante avantageuse du procédé de 1' invention, à la suite de l'établissement de la carte thermographique, on trace sur celle-ci un réseau d'isotherme, ce qui rend plus facile l'interprétation de la carte.
Les capteurs sont préféremment distribués de façon régulière, dans la tranche considérée et disposés par exemple chacun sur la face interne d'une plaque métallique refroidie à l'eau et placée entre le réfractaire interne et le blindage du four, les dites plaques étant elles-mêmes disposées les unes à côté des autres, de façon à constituer dans la dite tranche une ceinture complète.
La position de la tranche dans la cuve peut en principe être quelconque, toutefois dans le cas du haut fourneau, il est avantageux de la placer de telle façon qu'elle comprenne le ventre du haut fourneau et de préférence également au moins deux parties du haut fourneau situées au-dessus et en dessous de cette zone.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour le contrôle de la marche d'un
four à cuve, tel qu'un haut fourneau, caractérisé en ce que l'on fait usage d'un four à cuve et de préférence d'un haut fourneau, dont une tranche horizontale au moins est garnie sur la majeure partie et de préférence la totalité de sa périphérie, d'un réseau de capteurs de température, disposés au voisinage de la paroi externe du revêtement réfractaire interne du four, en ce qu'on effectue de façon périodique ou continue des mesures de température au moyen des dits capteurs, en ce qu'on établit au moyen des résultats de ces mesures la carte thermographique instantanée de la dite tranche, et en ce que de la connaissance des zones plus chaudes ou plus froides, repérées sur la carte, ainsi que de leur évolution au cours du temps, on déduit la situation réelle du four à l'intérieur de la dite tranche, et en ce qu'on prend toute mesure jugée utile,
soit du côté de la charge, soit du côté du soufflage et des injections éventuelles, soit les deux à la fois, pour faire disparaître toute anomalie constatée sur la carte thermographique.
Process for controlling the operation of a shaft furnace,
such as a blast furnace.
The present invention relates to a method
for controlling the operation of a shaft furnace, especially applicable to the blast furnace.
The control of the operation of the blast furnace is generally done based on the analysis of the top gas, the wind and gas pressures at different levels of the blast furnace.
and on the analysis of cast iron and slag.
Another technique is to observe the charge at the top of the blast furnace. These observations of the load relate to its temperature and the distribution of this temperature on the surface, as well as its shape and configuration, the uniformity of its descent, etc.
Whether continuous or discrete, the above-mentioned methods can only provide aggregate information about the phenomena that actually occur inside the furnace. Rarely, they make it possible to identify the place or places where one or the other undesirable phenomenon could occur.
In order to remedy, at least partially, these drawbacks, it has already been imagined to use probes which, immersed in the interior of the mass of the load, make it possible to obtain "visually" certain information on the correct operation of the load. furnace.
It seems, however, that the information obtained in this way allows only very locally valid conclusions to be drawn, and furthermore, obtaining them is difficult and "cumbersome".
A number of indications can still be derived from the temperature measurements made on the cooling water of the cooling boxes or plates with which the side walls of the furnace are lined, in order to prevent unacceptable heating of the refractory which constitutes. most of the said walls. However, these indications, remaining very qualitative, retain a local significance and do not, in general, make it possible to realize very clearly the importance of a disturbance in the uniformity of the operation of the furnace. , nor possibly the imminence of a serious danger, drilling or other ...
The object of the present invention is precisely a method by which it is possible to have, on a permanent basis, precise information on the distribution of the temperature over the entire lateral periphery of the load, which makes it possible to detect the formation, the existence, the localization, disappearance or displacement of lining, chimneys or places of abnormal wear.
The analysis of the information which the aforesaid process makes it possible to obtain leads, as the case may be, to taking in a much more judicious, faster and better proportioned manner, all long-term corrective measures, for example modifications in the load (type - distribution) and / or in the short term, for example modification in the parameters of blowing or injection of hydrocarbons, which would appear necessary to maintain or restore the good functioning of the furnace.
Before precisely defining the characteristics of the process forming the subject of the present invention, a concrete example of its embodiment will be described, given without limitation.
According to this example, the method is applied to a blast furnace 1 shown diagrammatically in FIG. 1. The side wall of the blast furnace is lined over its entire periphery in zone 2 with contiguous metal plates P (FIG. 2) arranged side by side in one. a certain number of levels (ref. 3 to 8) to fill the periphery of zone 2. These plates are arranged between the internal refractory lining 9 and a thermally insulating layer 10, itself covered by the external shielding 11 of the furnace. In addition, in the vertical direction they are provided with conduits 12 intended for the passage of a cooling fluid such as water, the conduits passing from one plate to the other by means of suitable fittings 13, for example fittings flexible.
In the middle of each plate, on its inner side, there is a thermocouple 14 allowing a temperature measurement. In this way, there is a network of temperature measurement points in the blast furnace over the entire periphery of zone 2.
From this network, we draw on a diagram the development of zone 2, that is to say on the ordinate the height of the different levels, starting from a conventional origin, and on the abscissa the development of the periphery of the furnace at the place considered. All the points corresponding to the temperature measurements are identified there, which are completed with the indications of the temperatures actually measured and the isotherms resulting from the indications shown in the diagram are plotted. For example, a network of isotherms of the type shown in Figure 4 is obtained.
From the examination of one of these diagrams, one can draw the following conclusions:
- for particularly cold areas:
- they reveal the presence of strong fillings which can give rise to rapid stripping, which can be observed thanks to a rapid rise in the temperature of the said zone,
- they are in contact with portions of the blast furnace charge, poorly irrigated by the rising gases, which could be confirmed if the said zone remains cold,
- They may be the consequence of an insufficiency or of blowing incidents at the nozzles located directly above the said zone, which makes it necessary to carry out a check in this place;
- for particularly hot areas:
- they have just been the site of a -dining, which can be detected thanks to the appearance of a "hot" character in this area,
- they are influenced by gas chimneys located at the periphery.
In either case, care must be taken that there is a risk that the cooling system will be stressed beyond its resistance limit.
To remedy the anomalies detected by the network and the arrangement of the isotherms, we have, as mentioned above, long-term means (by the load) and short-term, by blowing. The measures to be taken are a function, not of a single diagram, but of the evolution of these over time, because this evolution brings more information to the operator to allow him to detect with more certainty the nature of the anomaly revealed by the diagram noted, and therefore to take the most appropriate countermeasures to regularize the situation.
The observation of diagrams (and isotherms), as well as their evolution over time, also allows the operator:
- estimate the residual thickness of the refractories from the blast furnace,
- estimate the homogeneous nature of the distribution of the gases rising inside the blast furnace,
- to estimate approximately the position of the zone of fusion of the materials in this one.
In summary, the method as can be discerned in the light of the example given above, appears as a control and a mastery of the regularity of operation of a blast furnace. It also helps to recognize blast furnace operating faults, such as for example blockage or failure of the cooling system thereof, from the initial stage of the appearance of these anomalies.
Having thus described an example of implementation of the method of the invention, the essential characteristics will now be defined.
The method, object of the present invention, is essentially characterized in that one makes use of an oven
with a well and preferably a blast furnace, at least one horizontal section of which is lined over most and preferably all of its periphery with a network of temperature sensors arranged in the vicinity of the outer wall of the internal refractory lining of the oven, in that temperature measurements are carried out periodically or continuously by means of said sensors, in that the instantaneous thermographic map of said wafer is established by means of the results of these measurements, and in that from the knowledge of the hotter or colder zones identified on the map, as well as their evolution over time, we deduce the real situation of the furnace inside said slice, and in that we take any measurement deemed useful, either on the load side, or on the blowing side and possible injections,
or both at the same time, to remove any anomaly noted on the thermographic map.
According to an advantageous variant of the method of the invention, following the establishment of the thermographic map, an isothermal network is plotted thereon, which makes the interpretation of the map easier.
The sensors are preferably distributed in a regular manner, in the wafer in question and each arranged for example on the internal face of a metal plate cooled with water and placed between the internal refractory and the shielding of the furnace, said plates being themselves. same arranged next to each other, so as to constitute in said section a complete belt.
The position of the wafer in the tank can in principle be any, however in the case of the blast furnace, it is advantageous to place it in such a way that it includes the belly of the blast furnace and preferably also at least two parts of the top. furnace located above and below this area.
CLAIMS
1. Method for controlling the rate of a
shaft furnace, such as a blast furnace, characterized in that use is made of a shaft furnace and preferably a blast furnace, at least one horizontal edge of which is lined for the major part and preferably the entire periphery of a network of temperature sensors, arranged in the vicinity of the outer wall of the internal refractory lining of the furnace, in that temperature measurements are carried out periodically or continuously by means of said sensors, in that by means of the results of these measurements an instantaneous thermographic map of said section is established, and in that the knowledge of the hotter or colder zones, identified on the map, as well as their evolution during the time, we deduce the real situation of the furnace inside said section, and in that we take any measure deemed useful,
either on the load side, or on the blowing side and any injections, or both at the same time, to remove any anomaly noted on the thermographic map.