BE889101A - Procede de conduite du haut fourneau - Google Patents

Description

  Procédé de conduite du haut fourneau.

  
La présent* invention est relative à un procédé de conduite

  
du haut fourneau, dans lequel le minerai de fer est réduit

  
pour fabriquer de la fonte, lorsque l'on injecte des gaz réducteurs surchauffés A une température pouvant atteindre

  
 <EMI ID=1.1> 

  
Les préoccupations énergétiques actuelles poussent les industriels, et en particulier les sidérurgistes, à réduire au

  
 <EMI ID=2.1> 

  
placer certaine types d'énergie par d'autres qui sont moins

  
coûteux et plus facilement disponibles. Aussi longtemps que

  
l'on pouvait acheter des hydrocarbures en grandes quantités

  
 <EMI ID=3.1> 

  
 <EMI ID=4.1>   <EMI ID=5.1> 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
doivent être remplacées par d'autres combustibles tels que par exemple du charbon.

  
Or, il est bien connu d'injecter des gaz rédacteur* chauds au niveau des tuyères principales du hant fourneau -dans le but de diminuer la consommât ion de coke. Ces gaz réducteurs

  
 <EMI ID=7.1> 

  
mais de préférence dans le circuit d'injection du four et peuvent être injectés en remplacement total ou partiel du vent habituellement utilisé jusqu'à présent. Toutefois, il doit être bien entendu que, dar.s le cadre de la présente invention, les tuy&#65533;res au travers desquelles sont injectés les gaz réducteurs ne sont pas utilisées pour injecter du vent chaud ou tout agent oxydant similaire. Dans la modalité avantageuse où on injecte des gaz réducteurs chaud. à travers toutes les tuyères, ces gaz réducteurs chauds remplacent totalement le vent normalement utilisé dans la conduite conventionnelle. Dans une autre modalité, on peut injecter des gaz réducteurs chauds à travers certaines tuyères et des gaz oxydants chauds (air, air enrichi en

  
 <EMI ID=8.1> 

  
Différente procédés et dispositifs ont été proposé par le demandeur et d'autres, pour produire le gaz adéquat à partir de différents combustibles (solides, liquides ou gazeux) et de matières oxydantes, y compris l'emploi d'un gaz de recyclage,

  
 <EMI ID=9.1> 

  
Les hautes températures auxquelles ces gaz sont portés, de l'

  
 <EMI ID=10.1> 

  
 <EMI ID=11.1> 

  
autres engins semblables qui présentent le double avantage de faciliter les réactions chimiques nécessaires pour produire de tels gaz et de fournir la chaleur requise pour le fonction- <EMI ID=12.1> 

  
vention ont entreprit des recherchée aux une grande rebelle pour confirmer la possibilité d'appliquer un tel procédé sur

  
 <EMI ID=13.1> 

  
vent.

  
Au cours de la recherche, le demandeur a constaté que dans le cas d'une injection d'autres types de gas réducteurs surchauffés, le haut fourneau doit être conduit d'une façon notable-

  
 <EMI ID=14.1> 

  
Bique.

  
Un article présenté par les demandeurs à Détroit à la session

  
 <EMI ID=15.1> 

  
différences entre la conduite conventionnelle du haut fourneau et le procédé d'injection de gaz réducteur surchauffés tel que décrit dans cet article consiste en ce que, dans le

  
 <EMI ID=16.1>  

  
 <EMI ID=17.1> 

  
ajusté* de façon à obtenir une marche équilibrée du fourneau

  
 <EMI ID=18.1> 

  
coke et d'analyse de la fonte. La plus faible mise au mille de coke obtenue au cours des essais exposés dans cet article a

  
 <EMI ID=19.1> 

  
mine au mille de coke est nettement inférieure à la valeur de

  
 <EMI ID=20.1> 

  
haut fourneau expérimental conduit de façon conventionnelle
(voir Tableau I).

TABLEAU I .

  

 <EMI ID=21.1> 


  
 <EMI ID=22.1> 

  
elle était si élevée que de l'eau de refroidissement a dû  <EMI ID=23.1> 

  
neau.

  
Au cours de la recherche, on a également constaté que la quantité de gaz réducteurs chauds utilisée pour atteindre ces résultats était de loin supérieure à celle théoriquement requise. Ce fait conduit à une consommation excessive d'énergie et porte préjudice à l'économie du procédé. En outre, il n'a pas non plus été possible d'ajuster la productivité du four à la valeur de consigne choisie.

  
Après avoir vérifié que l'application de cette nouvelle technique à un haut fourneau conventionnel était possible, de nouveaux essais ont été entrepris par le demandeur, dans le but d'établir les meilleures modalités opératoires d'une telle conduite.

  
 <EMI ID=24.1> 

  
ces nouveaux essais, il est devenu possible de développer une méthode de contrôle qui concerne tous les objectifs poursuivis (c'est-à-dire mise au mille de coke, qualité de la fonte, productivité du fourneau et consommation minimum d'énergie) et qui présente également d'autres avantages supplémentaires par rapport à la conduite conventionnelle du haut fourneau.

  
La présente invention a précisément pour objet de révéler les

  
 <EMI ID=25.1> 

  
fourneau dans lequel on injecte des gaz réducteurs surchauf-

  
 <EMI ID=26.1> 

  
réglage de la composition, de la température et du débit des gaz réducteurs dans le but de contrôler la mise au mille de coke, la productivité du fourneau, la température et la teneur en silicium de la fonte ainsi que la température des gaz de gueulard. Le contrôle de ce dernier élément est très intéressant, car la chaleur sensible du gaz de gueulard est généralement perdue. 

  
 <EMI ID=27.1> 

  
ment une méthode de contrôle du haut fourneau, dans lequel le minerai de fer est réduit pour former de la fonte et dans lequel on utilise au moins un réacteur pour chauffer ou produire et chauffer le gaz réducteur injecté dans la partie inférieure du fourneau le gaz réducteur contient principa-

  
 <EMI ID=28.1> 

  
nez de la tuyère d'injection.

  
Suivant l'invention, la conduite du haut fourneau est contra-

  
 <EMI ID=29.1>  a) on contrôle la mise au mille de coke en modifiant les te- <EMI ID=30.1> 

  
gaz réducteur en ce sens que pour augmenter la mise au

  
 <EMI ID=31.1> 

  
réducteur en ce sens que pour augmenter la productivité

  
 <EMI ID=32.1> 

  
52 et on augmente la température du gaz réducteur et pour diminuer la productivité du fourneau, on augmente les te-

  
 <EMI ID=33.1> 

  
ture du gaz réducteur; c) on contrôle la température et/ou la teneur en Si de la <EMI ID=34.1> 

  
et/ou H20 du gaz réducteur en ce sens que pour augmenter la température et/ou la teneur en Si de la fonte, on augmente la température du gaz réducteur et on diminue ses

  
 <EMI ID=35.1> 

  
et/ou la teneur en Si de la fonte, on diminue la tempe rature du gaz réducteur et on augmente ses teneurs en  <EMI ID=36.1>  d) on contrôle la température du gaz de gueulard en modifiant <EMI ID=37.1> 

  
du gaz réducteur en ce sens que pour augmenter la température du gaz de gueulard, on diminue la température du

  
 <EMI ID=38.1> 

  
 <EMI ID=39.1> 

  
lard, on augmente la température du gaz réducteur et on di-

  
 <EMI ID=40.1> 

  
Le réacteur utilisé pour injecter les gaz réducteurs comprend un équipement tel que de préférence un chauffage à arc ou à plasma, mais n'importe quel type d'équipement peut être utilisé pour chauffer ou pour produire et chauffer les gaz réducteurs.

  
Suivant l'invention, on modifie la température du gaz réduc-

  
 <EMI ID=41.1> 

  
par exemple à la forcît ion du plasma utilisé pour l'opération de chauffage. Cette modalité présente l'avantage de ne pas influencer la composition des gaz réducteurs produits.

  
Quand on produit les gaz réducteurs en introduisant le combustible (hydrocarbure gazeux, liquide ou solide) et le gaz oxydant (air, gaz de recyclage, etc...) dans le réacteur, on règle la composition des gaz réducteurs, notamment la

  
 <EMI ID=42.1> 

  
au moyen de l'ajustement du rapport combustible/gaz oxydant, c'est-à-dire le rapport des quantités de combustible et de gaz oxydant alimentant le réacteur.

  
En ce qui concerne la modification de la composition des gaz réducteurs, on peut agir sur leur mode de fabrication et notamment :
- faire réagir des combustibles gazeux, liquides ou solides, <EMI ID=43.1>   <EMI ID=44.1>  et régler les proportions d'oxygène et de combustibles, de telle façon qu'après réaction, les gaz produit. contiennent

  
 <EMI ID=45.1>  en réaction avec un oxydant, ces combustibles peuvent être introduite dans la circuit de fabrication en aaont ou en aval du réacteur de chauffage, avec préchauffage éventuel.

  
Dans le cas du combustible liquida, on surchauffe uniquement l'oxydant à l'aide du réacteur.

  
- on utilise des effluents de processus métallurgiques, tels que par exemple du gaz de gueulard et après un éventuel conditionnement préalable (filtration, élimination totale ou <EMI ID=46.1> 

  
matière hydrocarbonéa solide (charbon, lignite) ou liquide
(fuel-oil) ou avec des gaz contenant des matières hydrocar-

  
 <EMI ID=47.1> 

  
- on fait réagir avec un oxydant des combustibles en mélange liquide - solide tels que slurry, en suspension gaz - solide, gaz - liquide et en émulsion liquide - liquide.

  
Suivant une modalité de l'invention, la mine au mille de coke

  
 <EMI ID=48.1> 

  
et de préférence, entre 80 kg/t et 200 kg/t de fonte produite.

  
Suivant la modalité de contrôle a), on obtient la mise au mille de coke prédéterminée, en modifiant la composition et la température des gaz réducteurs. 

  
 <EMI ID=49.1> 

  
un certain nombre de tuyères et du vent chaud par les autres tuyères, le dit vent étant chauffé aux températures normales de marche ou surchauffé éventuellement de préférence par voie électrique et par exemple avec un four à plasma, un four à arc, etc...

  
Suivant une modalité particulièrement intéressante de l'invention, on contrôla de façon indépendante, la température du, gaz injecté et le potentiel réducteur de ce gaz dans le but d'obtenir une mise au mille de coke désirée, inférieure

  
 <EMI ID=50.1> 

  
 <EMI ID=51.1> 

  
tité donnée de fonte liquide avac une teneur donnée en silicium, tout en assurent un mouvement régulier de descente de la charge, le dit procédé comprenant une première phase con-

  
 <EMI ID=52.1> 

  
de coke, la teneur en Si et la production du métal liquide,

  
 <EMI ID=53.1> 

  
 <EMI ID=54.1> 

  
mentation du réacteur en combustible et en gaz oxydant, de

  
 <EMI ID=55.1> 

  
avec les dites valeurs de consigne de la mise au mille de coke, de la production et de la composition désirée du métal liquide, et en réglant la température des gaz réducteurs injectés dans le four, par exemple par une modification appropriée de la puissance électrique fournie aux réacteurs de chauffage des gaz réducteurs injectés dans le haut fourneau.

  
Le procédé de l'invention présente ainsi vis-à-vis des procédés antérieure de conduite du four à cuve, une nouveauté importante : le choix préalable de la mise au mille de coke, en fonction des disponibilités des matières, de l'économie de la marche du four, etc... Il y a lieu de rappeler que dans le

  
\ procédé d'injection de gaz réducteurs surchauffés, la mise au  <EMI ID=56.1> 

  
être réalisé jusqu'ici. On peut également régler la teneur et. silicium de la fonte liquide plus facilement et plat rrpide-

  
 <EMI ID=57.1> 

  
 <EMI ID=58.1> 

  
fourniste peut présélectionner, simultanément, la mime au ailla de coke, le taux de production, la température du gaz

  
 <EMI ID=59.1> 

  
 <EMI ID=60.1> 

  
La présente invention permet d'effectuer un contrôle continu automatique et précis du procédé à un point non encore atteint jusqu'à présent.

  
Les résultats donnée aux Tableaux II à VII ci-après montrent quelques uns des nombreux et importants avantagea présentés par la méthode faisant l'objet de la présente invention et coassant ils peuvent être obtenue. Par exemple les Tableaux II à V montrent qu'en appliquant le procédé de l'invention pour contrôler le haut fourneau, il est possible d'atteindre
(augmenter ou diminuer) n'importe quelle valeur de mise au

  
 <EMI ID=61.1> 

  
pérature) ou de la température du gaz de gueulard.

  
Le Tableau II montre, qu'en appliquant le procédé de l'inven-

  
 <EMI ID=62.1> 

  
rence 1 en une conduite 2 à mise au mille de coke voulue. Il indique qu'une diminution de la aise au mille de coke de 175 à 105 kg/t.f.l. est obtenue en diminuant la température des

  
 <EMI ID=63.1> 

  
industrielle. 

  
 <EMI ID=64.1> 

  

 <EMI ID=65.1> 


  
Le Tableau III montre, qu'en appliquant le procédé de L'invention, on peut modifier la température et la teneur en Si de la fonte d'une conduite de référence 3 en une autre con-

  
 <EMI ID=66.1> 

  
de la teneur en Si de 0,60 à 0,30 % est obtenue en diminuant

  
 <EMI ID=67.1> 

  
 <EMI ID=68.1> 

  
au mille de coke et de température du gaz de gueulard sont &#65533; considérées comme constantes à l'échelle industrielle. 

  
1 

  
 <EMI ID=69.1> 

  

 <EMI ID=70.1> 


  
Le Tableau IV montre, qu'en appliquant le procédé de l'invention, on peut modifier la température du gaz de gueulard d'une conduite de référence 5 en une autre conduite

  
6. Une diminution de la température du gaz de gueulard de

  
 <EMI ID=71.1> 

  
 <EMI ID=72.1> 

  
ducteurs, alors que la mise au mille de coke est maintenue à une valeur sensiblement constante.

  
k 

  
 <EMI ID=73.1> 

  

 <EMI ID=74.1> 


  
Si, pour une raiaon quelconque, on désire conduire le haut fourneau avec une mise au mille de coke élevée, supérieure à celle qui peut être obtenue avec une conduite comprenant une injection de gaz réducteurs surchauffés (mise au mille

  
 <EMI ID=75.1> 

  
peut être atteint en injectant simultanément des gaz réducteur. surchauffés à travers certaines tuyères et du vent chaud à travers les autres tuyères. Le Tableau V montre. qu'en appliquant le procédé de l'invention, on peut modifier les résultats d'une conduite de référence 7 en

  
une autre opération 8 comprenant une mise au mille de coke beaucoup plus élevée. Ce Tableau indique que si on d'aire une mise au mille de coke élevée, de l'ordre de 315 kg/t.f.l.

  
 <EMI ID=76.1>  

  
 <EMI ID=77.1> 

  

 <EMI ID=78.1> 


  
En ce qui concerne l'effet résultant de la modification du rapport de l'agent oxydant alimentant le réacteur sur la

  
 <EMI ID=79.1> 

  
quelques chiffres sont donnés ci-dessous dans le cas de gaz naturel comme combustible et d'air comme agent oxydant. 

  
1 1 -

  
Réglage du potentiel réducteur des gaz réducteur..

  

 <EMI ID=80.1> 


  
 <EMI ID=81.1> 

  
saire à la formation du plasma sur la température des gaz réducteurs produits, quelques valeurs sont données ci-dessous :

TABLEAU VII.

Réglage de la température des gaz réducteurs.

  

 <EMI ID=82.1> 

Claims (1)

1. <EMI ID=83.1>

   1. Procédé de conduite du haut fourneau, dans lequel le

   minerai de fer est réduit pour former de la fonte et dans

   lequel on utilise au moins un réacteur pour chauffer ou produire et chauffer le gaz réducteur à injecte:.' à travers au

   moins une tuyère, ce gaz contenant principalement du CO et

   <EMI ID=84.1>

   température du cas réducteur dans le but de contrôler au moins un des paramètres choisis dans le groupe comprenant

   la mine au mille de coke, la productivité du fourneau, la

   <EMI ID=85.1>

   ture du gaz de gueulard, de la façon suivante :

   a) on contrôle la mise au mille de coke en modifiant les <EMI ID=86.1>

   gaz rédacteur en ce sens que pour augmenter la mise au

   <EMI ID=87.1>

   <EMI ID=88.1>

   minuer la aise au mille de coke, on diminue les teneurs

   <EMI ID=89.1>

   ducteur:

   b) on contrôle la productivité du fourneau en modifiant la <EMI ID=90.1>

   réducteur en ce sens que pour augmenter la productivité

   <EMI ID=91.1>

   <EMI ID=92.1>

   et pour diminuer la productivité du fourneau, on augmente

   <EMI ID=93.1>

   température du gaz réducteur;

   c) on contrôle la température et/ou la teneur en Si de la <EMI ID=94.1>

   <EMI ID=95.1>

   la température et/ou la teneur en Si de la fonte, on aug&#65533; mente la température du gaz réducteur et on diminue ses <EMI ID=96.1>

   et/ou la teneur en Si de la fonte, on diminue la tempéra-

   <EMI ID=97.1>

   <EMI ID=98.1>

   d) on contrôle la température du gaz de gueulard en modifiant <EMI ID=99.1>

   gaz réducteur en ce cent que pour augmenter la température du gaz de gueulard, on diminue la température du gaz réduc-

   <EMI ID=100.1>

   et pour diminuer la température du gaz de gueulard, on

   <EMI ID=101.1>

   le réacteur comprend un système de chauffage par voie électrique.

   3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et

   <EMI ID=102.1>

   a) est comprise entre 50 kg/t et 350 kg/t de fonte produite.

   4. Procédé suivant la revendication 3, caractériaé en ce que la mise au mille de coke du point a) est comprise entre

   80 kg/t et 200 kg/t de fonte produite.

   5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on produit le gaz réducteur en

   <EMI ID=103.1>

   teur et en ce que l'on règle la composition des gaz réduc-

   <EMI ID=104.1>

   de gaz oxydant alimentant le réacteur. <EMI ID=105.1>

   <EMI ID=106.1>

   recyclé.

   <EMI ID=107.1>

   6, caractérisé en ce que la température des gaz réducteurs

   <EMI ID=108.1>

   8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que dans le cas où le réacteur comprend un système de chauffage

   <EMI ID=109.1>

   ducteur par un "justement de la puissance électrique.

   <EMI ID=110.1>

   caractérisé en ce qu'il comprend en outre, l'action d'intro-

   <EMI ID=111.1>

   d'au moins une tuyère distincte des tuyère* utilisées pour l'injection de* gaz réducteurs.

   10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le gaz oxydant chaud est de l'air ou de l'air suroxygéné.