CA1256703A - Procede pour la conduite d'un haut-fourneau, notamment d'un haut-fourneau siderurgique - Google Patents
Procede pour la conduite d'un haut-fourneau, notamment d'un haut-fourneau siderurgiqueInfo
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- CA1256703A CA1256703A CA000495796A CA495796A CA1256703A CA 1256703 A CA1256703 A CA 1256703A CA 000495796 A CA000495796 A CA 000495796A CA 495796 A CA495796 A CA 495796A CA 1256703 A CA1256703 A CA 1256703A
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
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- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/02—Making special pig-iron, e.g. by applying additives, e.g. oxides of other metals
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Abstract
PROCEDE POUR LA CONDUITE D'UN HAUT FOURNEAU, NOTAMMENT D'UN HAUT FOURNEAU SIDERURGIQUE
ABREGE DESCRIPTIF
Le procédé selon l'invention se caractérise en ce que au moins temporairement au cours du fonctionnement normal de l'appareil, on introduit directement dans la zone de combustion des tuyères du minerai en même temps qu'un courant gazeux préala-blement chauffé à haute température par passage dans une torche à plasma pour satisfaire aux besoins thermiques de la désoxy-dation et de la fusion du minerai injecté, et l'on compense l'effet de suroxygénation dû au minerai par un ajout d'azote ou de combustible auxiliaire par exemple, de façon à maintenir constantes ou quasi-constantes les caractéristiques de fonction-nement de la partie supérieure de l'appareil.
Appliquée à un haut fourneau sidérurgique, l'invention permet, sans perturber la marche habituelle du haut fourneau, de produire de la fonte marginale ferreuse ou chromifère, selon la nature du minerai injecté, et en ne consommant pour ce faire que de l'énergie thermique d'origine électrique apportée depuis l'extérieur de l'appareil.
ABREGE DESCRIPTIF
Le procédé selon l'invention se caractérise en ce que au moins temporairement au cours du fonctionnement normal de l'appareil, on introduit directement dans la zone de combustion des tuyères du minerai en même temps qu'un courant gazeux préala-blement chauffé à haute température par passage dans une torche à plasma pour satisfaire aux besoins thermiques de la désoxy-dation et de la fusion du minerai injecté, et l'on compense l'effet de suroxygénation dû au minerai par un ajout d'azote ou de combustible auxiliaire par exemple, de façon à maintenir constantes ou quasi-constantes les caractéristiques de fonction-nement de la partie supérieure de l'appareil.
Appliquée à un haut fourneau sidérurgique, l'invention permet, sans perturber la marche habituelle du haut fourneau, de produire de la fonte marginale ferreuse ou chromifère, selon la nature du minerai injecté, et en ne consommant pour ce faire que de l'énergie thermique d'origine électrique apportée depuis l'extérieur de l'appareil.
Description
)3 PROCEDE POUR LA CON~VITE D'UN ~UT FOUR~AU, NOTAMME~T D'UN ~UT FOURNEAU SID~URGIQUE
La présente invention concerne la conduite d'un haut Eourneau, notamment d'ul1 haut Eourneau sidérurgique.
On sait qu'une pratique vieille de près de deux siècles a Eait du haut Eourneau sidérurgique d'aujourd'hui un ins-trument de production massive de Eonte, qui fonct:ionne bien, que l'on maîtrise bien, et qui, par beaucoup de ses aspects, demeure encore lnegale.
Mais, comme tout outil élaborë, le degré de sophisti-cation qu'il atteint désormais lui conEère, en contrepartie, une grande sensibilité à toute modiEication de son allure de marche, constituant de ce fait un frein aux souhai-ts ou aux nécessités de variations de sa production journalière de fonte.
A cela peut se rajouter un handicap dû à l'inertie du système, qui fait que tout changement éventuel d'allure s'accompagne de phénomènes transitoires dans le fonctionnement de l'appareil qui peuvent durer plusieurs jours ; ceci à supposer, bien en-tendu, que la nouvelle allure voulue se situe dans les limites des possibilités de fonctionnement de l'appareil. A l'inverse, un besoin d'accroissement de la production, alors que l'appareil serait déjà conduit à une allure limite ou voisine de son niveau maximum (par exemple un fonctionnement à débit de vent maximal), resterait sans réponse en dehors d'une remise en question de l'ensemble de l'installation, donc en dehors d'un nouvel investis-sement productif toujours très lourd financièrement. Au demeu-rant, un tel investissement serait de toute facon injustifié, si le besoin d'accroissement de la production n'avait qu'un caractère momentané ou temporaire, comme cela serait le cas s'il fallait pouvoir répondre à des augmentations sporadiques des carnets de commande Oll pallier les mises en réfection pé-riodiques d'un autre haut fourneau de l'usine, par exemple.
Existerait-il quand même un moyen permettant une augmen tation, plus généralement une variation des productions journa-lières de fonte, sans modifier ou influencer de facon signifi-cative l'allure de l'appareil ? Ce moyen serait-il en outre à même de présenter à la fois la simplicité, l'efficacité, la *~
5~C)3 rapidité et la souplesse requises pour lui permettre d'atteindre sans délai une sanction industrielle ?
Ea présente invention a pour but de répondre positive-ment à une telle attente.
Un au-tre but de l'invention est d'élargir les gammes habituelles de fonte produites dans un haut fourneau.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé pour la condui-te d'un haut fourneau, notamment d'un haut fourneau sidérurgique caractérisé en ce que, au moins tempo-rairement au cours de la marche habituelle de l'appareil, on y introduit, directement dans la zone des tuyères, ou en un niveau voisin, des matières métallifères solides oxydées, géné-ralement du minerai cru ou préréduit, conjointement à un courant gazeux, pour satisfaire aux besoins thermiques de la désoxyda-tion et de la fusion des matières métallifères ainsi introduites, ledit courant étant à cet effet chauffé avant son insufflation dans l'appareil par un apport d'énergie électrique, réalisé
de préférence à l'aide de torches à plasma, et en ce que l'on ajuste le débit de vent provenant des cowpers de facon à mainte-nir sensiblement constantes les conditions de production de gaz au nez des tuyères en même temps que l'on prévoit des moyens pour compenser l'effet de suroxygénation du vent occasionné
par l'oxygène apporté par les matières métallifères injectées, afin de ne pas modifier sensiblement les caractéristiques de fonctionnement de la partie supérieure de l'appareil par rapport à sa dite marche habituelle.
Conformément à une mise en oeuvre, les matières métal-lifères sont véhiculées dans l'appareil par le courant gazeux surchauffé électriquement ou par le vent venant des cowpers, ou par les deux à la fois, lesdites matières étant préalablement conditionnées en particules de faible granulométrie de préférence sous forme de fines ou de poussières pour pouvoir être transpor-tables facilement par voie pneumatique.
En variante, le c~urant gazeux préchauffé est insufflé
par les tuyères existantes du haut fourneau après avoir été
7C~;~
mélangé au vent venant des cowpers. Cette variante est applicable aussi bien lorsque ce mélange gaæeux est insuEflé seul aux tuyères ou contenant en suspension la matière métalliEère.
Ceci étant, il reste possible d'introduire séparément le gaz préchauffé et les particules métalliEères par des organes différents et en des lieux différents sur le pourtour du haut fourneau.
Conformément à une autre variante, le transport pneu-matique des particules peut fort bien ètre remplacé par un trans-port fluidique, les particules étant alors conditionnées enpulpe par mise en suspension dans un milieu liquide qui peut parfaitement être de l'eau.
Conformément à une réalisation, les moyens pour pallier l'éventuel effet d'une suroxygénation du vent par les oxydes injectés sont constitués par un apport d'azote gazeux dans la zone des tuyères.
En résumé, l'invention consiste donc à introduire, direc-tement dans la zone des tuyères de l'appareil, en plus du vent habituel provenant des cowpers, du minerai, un gaz plasmagène apportant l'énergie d'origine électrique nécessaire pour la transformation de ce minerai en fonte, et de l'azote ou tout autre fluide capable de compenser la suroxygénation du vent induite par le minerai. Ces différents flux peuvent etre séparés, ou réunis avant leur introduction dans le haut fourneau, notam-ment à l'aide des tuyères existantes, le gaz plasmagène pouvantêtre de l'air frais, ou du vent provenant des cowpers, ou même l'ajout d'azote, sinon une partie de celui-ci, selon les quan-tités nécessaires et les besoins de surchauffe électrique.
On considèrera par la suite le cas d'un haut fourneau sidérurgique dans lequel les matières métallifères oxydées intro-duites directement dans la zone des tuyères sont du minerai de fer, sans que l'on puisse pour autant préjuger que l'invention est d'application limitée à ce seul type d'injection. On verra d'ailleurs plus loin, qu'il est loisible, grâce à la mise en oeuvre de l'invention, d'élargir les gammes usuelles de fonte produites au haut fourneau simplement en jouant sur la nature des minerais injectés.
~56~)3 Ainsi, l'invention permet, sans perturber sensiblement la marche habituell.e du haut fourneau, cle produire de la fonte marginale ferreuse ou chromifère (ou les deux), selon la nature du minerai injecté et en ne consommant pour ce :Eaire que de l'énergie thermique d'origine électrique apportée depuis l'exté-rieur de l'appareil et la quantité de carbone nécessaire à la carburation de cette fonte.
L'invention sera bien comprise, et d'autres aspects et avantages apparaltront au vu de la descrip-tion qui suit d'exem-ples chiffrés de mise en oeuvre données en référence au tableau unique de valeurs donné à la dernière page du mémoire.
Dans ce tableau sont fournies :
- à la colonne 1, les caractéristiques d'une marche habituelle d'un haut fourneau sidérurgique qui serviront de référence pour la comparaison des résultats, - à la colonne 2, les caractéristiques d'une marche modifiée par la mise en oeuvre de l'invention avec injection de minerai cru mais avec un rapport de "fer injecté sur fonte traversante" de 10 ~ en poids, - aux colonnes 3 et 4, les caractéristiques d'une marche selon l'invention avec injection de minerai préréduit à 50 %
et avec un rapport de "fer injecté sur fonte traversante" respec-tivement de 10 et 20 ~.
Comme on peut le voir dans la colonne l du tableau, le haut fourneau concerné est prévu, en allure maximale, pour produire 6000 tonnes de fonte par jour, ce qui conduit à une "mise au mille" de coke enfourné au gueulard de 450 kg par tonne de fonte produite, c'est-à-dire à une consommation journalière de 2700 tonnes. Ce haut fourneau est équipé de vingt huit tuyères pour le soufflage du vent.
Conformément à l'invention, en se reportant à la colonne
La présente invention concerne la conduite d'un haut Eourneau, notamment d'ul1 haut Eourneau sidérurgique.
On sait qu'une pratique vieille de près de deux siècles a Eait du haut Eourneau sidérurgique d'aujourd'hui un ins-trument de production massive de Eonte, qui fonct:ionne bien, que l'on maîtrise bien, et qui, par beaucoup de ses aspects, demeure encore lnegale.
Mais, comme tout outil élaborë, le degré de sophisti-cation qu'il atteint désormais lui conEère, en contrepartie, une grande sensibilité à toute modiEication de son allure de marche, constituant de ce fait un frein aux souhai-ts ou aux nécessités de variations de sa production journalière de fonte.
A cela peut se rajouter un handicap dû à l'inertie du système, qui fait que tout changement éventuel d'allure s'accompagne de phénomènes transitoires dans le fonctionnement de l'appareil qui peuvent durer plusieurs jours ; ceci à supposer, bien en-tendu, que la nouvelle allure voulue se situe dans les limites des possibilités de fonctionnement de l'appareil. A l'inverse, un besoin d'accroissement de la production, alors que l'appareil serait déjà conduit à une allure limite ou voisine de son niveau maximum (par exemple un fonctionnement à débit de vent maximal), resterait sans réponse en dehors d'une remise en question de l'ensemble de l'installation, donc en dehors d'un nouvel investis-sement productif toujours très lourd financièrement. Au demeu-rant, un tel investissement serait de toute facon injustifié, si le besoin d'accroissement de la production n'avait qu'un caractère momentané ou temporaire, comme cela serait le cas s'il fallait pouvoir répondre à des augmentations sporadiques des carnets de commande Oll pallier les mises en réfection pé-riodiques d'un autre haut fourneau de l'usine, par exemple.
Existerait-il quand même un moyen permettant une augmen tation, plus généralement une variation des productions journa-lières de fonte, sans modifier ou influencer de facon signifi-cative l'allure de l'appareil ? Ce moyen serait-il en outre à même de présenter à la fois la simplicité, l'efficacité, la *~
5~C)3 rapidité et la souplesse requises pour lui permettre d'atteindre sans délai une sanction industrielle ?
Ea présente invention a pour but de répondre positive-ment à une telle attente.
Un au-tre but de l'invention est d'élargir les gammes habituelles de fonte produites dans un haut fourneau.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé pour la condui-te d'un haut fourneau, notamment d'un haut fourneau sidérurgique caractérisé en ce que, au moins tempo-rairement au cours de la marche habituelle de l'appareil, on y introduit, directement dans la zone des tuyères, ou en un niveau voisin, des matières métallifères solides oxydées, géné-ralement du minerai cru ou préréduit, conjointement à un courant gazeux, pour satisfaire aux besoins thermiques de la désoxyda-tion et de la fusion des matières métallifères ainsi introduites, ledit courant étant à cet effet chauffé avant son insufflation dans l'appareil par un apport d'énergie électrique, réalisé
de préférence à l'aide de torches à plasma, et en ce que l'on ajuste le débit de vent provenant des cowpers de facon à mainte-nir sensiblement constantes les conditions de production de gaz au nez des tuyères en même temps que l'on prévoit des moyens pour compenser l'effet de suroxygénation du vent occasionné
par l'oxygène apporté par les matières métallifères injectées, afin de ne pas modifier sensiblement les caractéristiques de fonctionnement de la partie supérieure de l'appareil par rapport à sa dite marche habituelle.
Conformément à une mise en oeuvre, les matières métal-lifères sont véhiculées dans l'appareil par le courant gazeux surchauffé électriquement ou par le vent venant des cowpers, ou par les deux à la fois, lesdites matières étant préalablement conditionnées en particules de faible granulométrie de préférence sous forme de fines ou de poussières pour pouvoir être transpor-tables facilement par voie pneumatique.
En variante, le c~urant gazeux préchauffé est insufflé
par les tuyères existantes du haut fourneau après avoir été
7C~;~
mélangé au vent venant des cowpers. Cette variante est applicable aussi bien lorsque ce mélange gaæeux est insuEflé seul aux tuyères ou contenant en suspension la matière métalliEère.
Ceci étant, il reste possible d'introduire séparément le gaz préchauffé et les particules métalliEères par des organes différents et en des lieux différents sur le pourtour du haut fourneau.
Conformément à une autre variante, le transport pneu-matique des particules peut fort bien ètre remplacé par un trans-port fluidique, les particules étant alors conditionnées enpulpe par mise en suspension dans un milieu liquide qui peut parfaitement être de l'eau.
Conformément à une réalisation, les moyens pour pallier l'éventuel effet d'une suroxygénation du vent par les oxydes injectés sont constitués par un apport d'azote gazeux dans la zone des tuyères.
En résumé, l'invention consiste donc à introduire, direc-tement dans la zone des tuyères de l'appareil, en plus du vent habituel provenant des cowpers, du minerai, un gaz plasmagène apportant l'énergie d'origine électrique nécessaire pour la transformation de ce minerai en fonte, et de l'azote ou tout autre fluide capable de compenser la suroxygénation du vent induite par le minerai. Ces différents flux peuvent etre séparés, ou réunis avant leur introduction dans le haut fourneau, notam-ment à l'aide des tuyères existantes, le gaz plasmagène pouvantêtre de l'air frais, ou du vent provenant des cowpers, ou même l'ajout d'azote, sinon une partie de celui-ci, selon les quan-tités nécessaires et les besoins de surchauffe électrique.
On considèrera par la suite le cas d'un haut fourneau sidérurgique dans lequel les matières métallifères oxydées intro-duites directement dans la zone des tuyères sont du minerai de fer, sans que l'on puisse pour autant préjuger que l'invention est d'application limitée à ce seul type d'injection. On verra d'ailleurs plus loin, qu'il est loisible, grâce à la mise en oeuvre de l'invention, d'élargir les gammes usuelles de fonte produites au haut fourneau simplement en jouant sur la nature des minerais injectés.
~56~)3 Ainsi, l'invention permet, sans perturber sensiblement la marche habituell.e du haut fourneau, cle produire de la fonte marginale ferreuse ou chromifère (ou les deux), selon la nature du minerai injecté et en ne consommant pour ce :Eaire que de l'énergie thermique d'origine électrique apportée depuis l'exté-rieur de l'appareil et la quantité de carbone nécessaire à la carburation de cette fonte.
L'invention sera bien comprise, et d'autres aspects et avantages apparaltront au vu de la descrip-tion qui suit d'exem-ples chiffrés de mise en oeuvre données en référence au tableau unique de valeurs donné à la dernière page du mémoire.
Dans ce tableau sont fournies :
- à la colonne 1, les caractéristiques d'une marche habituelle d'un haut fourneau sidérurgique qui serviront de référence pour la comparaison des résultats, - à la colonne 2, les caractéristiques d'une marche modifiée par la mise en oeuvre de l'invention avec injection de minerai cru mais avec un rapport de "fer injecté sur fonte traversante" de 10 ~ en poids, - aux colonnes 3 et 4, les caractéristiques d'une marche selon l'invention avec injection de minerai préréduit à 50 %
et avec un rapport de "fer injecté sur fonte traversante" respec-tivement de 10 et 20 ~.
Comme on peut le voir dans la colonne l du tableau, le haut fourneau concerné est prévu, en allure maximale, pour produire 6000 tonnes de fonte par jour, ce qui conduit à une "mise au mille" de coke enfourné au gueulard de 450 kg par tonne de fonte produite, c'est-à-dire à une consommation journalière de 2700 tonnes. Ce haut fourneau est équipé de vingt huit tuyères pour le soufflage du vent.
Conformément à l'invention, en se reportant à la colonne
2, on peut voir que la production de fonte a pu être portée à plus de 6500 tonnes par jour en injectant aux tuyères du mine-rai de fer sous forme particulaire, de granulométrie inférieure à 1 mm environ, à raison de 10 ~ en poids de fer injecté par rapport à la fonte traversante, cette dernière représentant 5 ~ 3 la fonte résultant du minerai enEourné au gueulard sous forme d'aggloméré.
Simultanément à cette injection de minerai, on souffle aux tuyères un vent surchauEfé, à l'aide cle torches à plasma, de manière que l'énergie apportée par les torches à plasma satis-fasse les besoins thermiques de la réduction et de la fusion du minerai injecté aux tuyères.
Dans l'exemple représenté dans la colonne 2, le débit de vent total injecté est de 902 Nm3 par tonne de Eonte et sa température s'élève à 1777C. Ces résultats sont obtenus en réglant les torches à plasma de manière à ce qu'elles puissent fournir une énergie utile de 288 k~h par -tonne de fonte. En effet, la surchauffe du vent est prévue, comme déjà dit, pour assurer uniquement les besoins thermiques du minerai injecté, 1~ à savoir essentiellement le craquage des oxydes et la fusion du métal, ce qui permet d'une part, de conserver une température de flamme constante de 2250C, et d'autre part, de ne pas mettre globalement à contribution le coke métallurgique enfourné au gueulard et destiné à assurer avant tout les besoins thermiques et chimiques de l'aggloméré.
De ce fait, la consommation de coke par tonne de fonte totale produite, devient inférieure de plus de 35 kg à celle de la marche classique de la colonne 1. Par contre, la "mise au mille" du coke à la tonne de fonte traversante reste égale à celle du haut fourneau en marche classique, ce qui montre bien que l'enfournement des matières au gueulard n'est pas modi-fié par l'injection de minerai et que tout le coke sert, comme en marche classique, au traitement de la Eonte traversante.
La conduite selon l'invention permet également de conserver le fonctionnement interne du haut fourneau (température de flamme invariante, mêmes caractéristiques de -température, de débit et de composition pour le gaz de gueulard). Tout se passe fina-lement comme si l'ensemble du haut fourneau "ignorait" les modi-fications apportées dans la zone des tuyères par la mise en oeuvre de l'invention.
La surchauffe du vent insufflé aux tuyères est obtenue par le mélange d'un flux principal de vent issu des cowpers 1~ri67C~3 à 1200~C, complétant un flux secondaire de vent plasmagène, parté a une température élevée au moyen des torches à plasma.
Dans l'exemple présenté dans la colonne 2, la combinaison de ces deux flux gazeux présente un débit éyal à 799 Nm' par tonne S de fonte.
L'oxygène apporté par le minerai injecté est également pris en compte. Dans le but de "synthétiser" du vent, cet oxygène est avantageusement complété avec un ajout d'azote qui, dans cet exemple, s'élève à 103 Nm' par tonne de fonte.
Le flux gazeux global injecté aux tuyères comprend donc le flux de vent (dont le débit est de 799 Nm3 par tonne de fonte) et l'ajout d'azote.
Comme indiqué précédemment, le flux gazeux global pré-sente un débit de 902 Nm' par tonne de fonte e-t sa température s'élève à 1777C. A ce flux, amené de l'extérieur, s'additionne, dans la zone de combustion des tuyères, le gaz produit par la réduction directe du minerai de fer injecté.
On rappelle que l'ajout d'azote a pour rôle de pallier les inconvénients propres à l'effet de suroxygénation du vent qui serait réalisé, "in situ" , dans la zone des tuyères, par la décomposition thermique en cet endroit des oxydes de fer injectés, selon la réaction simplifiée : FexO ~ x Fe + 1/2 2' Il s'agit là d'inconvenients bien connus des hauts four-nistes et qui se traduisent systématiquement par une augmen-tation de la mise au mille du coke enfourné au gueulard, suiteà une diminution nécessaire de la température du vent soufflé
aux tuyères pour conserver une température de flamme adéquate.
D'ailleurs, on verra par la suite que l'invention s'accom-mode parfaitement d'un remplacement éventuel de tout ou partie de l'azote, en tant que moyen de compensation de la suroxygéna-tion du vent sur la marche du haut fourneau, par un combustible auxiliaire selon une pratique déjà connue en soi depuis fort longtemps (voir par exemple le brevet français n 1340 858).
Il doit être bien compris que les quantités d'azote à injecter n'ont pas forcément à être ajustées uniquement en fonction des quantités d'oxydes injectées, mais qu'elles doivent 7 ~.~5~ )3 également tenir compte, le cas échéant, des paramètres de Eonc-tionnement en marche normale de l'appareil. Ainsi, si en marche normale ~ou "marche de réf;érence"), c'est-à-dire en l'absence d'injection de minerai, le vent soufElé aux tuyères est déjà
suroxygéné, l'apport ultérieur d'aæote, lors de la mise en oeuvre de l'invention, sera donc d'autant diminué par rapport aux indi-cations chiEfrées du tableau puisque l'oxygène apporté par le minerai viendra alors en remplacement, pour partie au moins, de l'oxygène pur qui, auparavant, était ajouté en excès au vent.
D'un autre côté, il doit être noté qu'une part relative-ment faible mais néanmoins significative de ces oxydes peut également servir à une désiliciation de la fonte déjà dans le haut fourneau selon une réaction du type : 2 Fe O + Si ~ 2 Fe SiO2 (voir demande de brevet japonais n~ 5~-19~05 publiée sous le n 58-96803 le 9 juin 1983), aonc sc~ns libérer d'oxygène gazeux, ce qui tend aussi à ré~uire les quantités d'azote nécessaires.
Conformément aux variantes exemplifiées dans les colonnes
Simultanément à cette injection de minerai, on souffle aux tuyères un vent surchauEfé, à l'aide cle torches à plasma, de manière que l'énergie apportée par les torches à plasma satis-fasse les besoins thermiques de la réduction et de la fusion du minerai injecté aux tuyères.
Dans l'exemple représenté dans la colonne 2, le débit de vent total injecté est de 902 Nm3 par tonne de Eonte et sa température s'élève à 1777C. Ces résultats sont obtenus en réglant les torches à plasma de manière à ce qu'elles puissent fournir une énergie utile de 288 k~h par -tonne de fonte. En effet, la surchauffe du vent est prévue, comme déjà dit, pour assurer uniquement les besoins thermiques du minerai injecté, 1~ à savoir essentiellement le craquage des oxydes et la fusion du métal, ce qui permet d'une part, de conserver une température de flamme constante de 2250C, et d'autre part, de ne pas mettre globalement à contribution le coke métallurgique enfourné au gueulard et destiné à assurer avant tout les besoins thermiques et chimiques de l'aggloméré.
De ce fait, la consommation de coke par tonne de fonte totale produite, devient inférieure de plus de 35 kg à celle de la marche classique de la colonne 1. Par contre, la "mise au mille" du coke à la tonne de fonte traversante reste égale à celle du haut fourneau en marche classique, ce qui montre bien que l'enfournement des matières au gueulard n'est pas modi-fié par l'injection de minerai et que tout le coke sert, comme en marche classique, au traitement de la Eonte traversante.
La conduite selon l'invention permet également de conserver le fonctionnement interne du haut fourneau (température de flamme invariante, mêmes caractéristiques de -température, de débit et de composition pour le gaz de gueulard). Tout se passe fina-lement comme si l'ensemble du haut fourneau "ignorait" les modi-fications apportées dans la zone des tuyères par la mise en oeuvre de l'invention.
La surchauffe du vent insufflé aux tuyères est obtenue par le mélange d'un flux principal de vent issu des cowpers 1~ri67C~3 à 1200~C, complétant un flux secondaire de vent plasmagène, parté a une température élevée au moyen des torches à plasma.
Dans l'exemple présenté dans la colonne 2, la combinaison de ces deux flux gazeux présente un débit éyal à 799 Nm' par tonne S de fonte.
L'oxygène apporté par le minerai injecté est également pris en compte. Dans le but de "synthétiser" du vent, cet oxygène est avantageusement complété avec un ajout d'azote qui, dans cet exemple, s'élève à 103 Nm' par tonne de fonte.
Le flux gazeux global injecté aux tuyères comprend donc le flux de vent (dont le débit est de 799 Nm3 par tonne de fonte) et l'ajout d'azote.
Comme indiqué précédemment, le flux gazeux global pré-sente un débit de 902 Nm' par tonne de fonte e-t sa température s'élève à 1777C. A ce flux, amené de l'extérieur, s'additionne, dans la zone de combustion des tuyères, le gaz produit par la réduction directe du minerai de fer injecté.
On rappelle que l'ajout d'azote a pour rôle de pallier les inconvénients propres à l'effet de suroxygénation du vent qui serait réalisé, "in situ" , dans la zone des tuyères, par la décomposition thermique en cet endroit des oxydes de fer injectés, selon la réaction simplifiée : FexO ~ x Fe + 1/2 2' Il s'agit là d'inconvenients bien connus des hauts four-nistes et qui se traduisent systématiquement par une augmen-tation de la mise au mille du coke enfourné au gueulard, suiteà une diminution nécessaire de la température du vent soufflé
aux tuyères pour conserver une température de flamme adéquate.
D'ailleurs, on verra par la suite que l'invention s'accom-mode parfaitement d'un remplacement éventuel de tout ou partie de l'azote, en tant que moyen de compensation de la suroxygéna-tion du vent sur la marche du haut fourneau, par un combustible auxiliaire selon une pratique déjà connue en soi depuis fort longtemps (voir par exemple le brevet français n 1340 858).
Il doit être bien compris que les quantités d'azote à injecter n'ont pas forcément à être ajustées uniquement en fonction des quantités d'oxydes injectées, mais qu'elles doivent 7 ~.~5~ )3 également tenir compte, le cas échéant, des paramètres de Eonc-tionnement en marche normale de l'appareil. Ainsi, si en marche normale ~ou "marche de réf;érence"), c'est-à-dire en l'absence d'injection de minerai, le vent soufElé aux tuyères est déjà
suroxygéné, l'apport ultérieur d'aæote, lors de la mise en oeuvre de l'invention, sera donc d'autant diminué par rapport aux indi-cations chiEfrées du tableau puisque l'oxygène apporté par le minerai viendra alors en remplacement, pour partie au moins, de l'oxygène pur qui, auparavant, était ajouté en excès au vent.
D'un autre côté, il doit être noté qu'une part relative-ment faible mais néanmoins significative de ces oxydes peut également servir à une désiliciation de la fonte déjà dans le haut fourneau selon une réaction du type : 2 Fe O + Si ~ 2 Fe SiO2 (voir demande de brevet japonais n~ 5~-19~05 publiée sous le n 58-96803 le 9 juin 1983), aonc sc~ns libérer d'oxygène gazeux, ce qui tend aussi à ré~uire les quantités d'azote nécessaires.
Conformément aux variantes exemplifiées dans les colonnes
3 et 4, on injecte cette fois du minerai préréduit par les tuyè-res.
Ainsi, dans l'exemple présenté dans la colonne 3, il s'agit d'un minerai dont le taux de réduction est de 50 ~ et dont l'injection représente 10 % en poids de fer injecté par rapport à la fonte traversante.
Etant donné que cette marche vise une production de - 25 6507 tonnes de fonte par jour, la comparaison de ces données et résultats avec ceux de la colonne 3 s'impose.
Comme on pouvait normalement s'y attendre, la mise au mille du coke est identique dans les colonnes 2 et 3.
Le minerai étant préréduit à 50 ~, ses besoins ther-miques sont donc plus faibles que ceux du minerai cru.
L'énergie utile donnée par les torches à plasma est réduite dans ce cas à 161 kWh par tonne de fonte. L'ajout d'azote est également réduit à 51 Nm' par tonne de fonte, soit plus de la moitié du cas précédent.
On constate que le débit du gaz total injecté, qui s'é-lève à 903 Nm3 par tonne de fonte, est presque égal à celui réalisé dans la colonne 2. Par contre, la température de ce 8 ~5~3 gaz est nettement inférieure (l521C), cle manière à pouvoir satisEaire les besoins thermiques c1u minerai préréduit sans perturber le Eonctionnement interne du haut fourneau.
En eEfet, les caractéristiques du yaz de gueulard et ]a tempéra-ture de flamme sont identiques a celles présentées dans La colonne 1 concernant la marche de réEérence.
L'exemple présenté dans la colonne 4 montre qu'il est encore possible d'accroitre la productivité de ce haut fourneau et de la porter à 7000 tonnes/jour. Ce résultat est simplernent obtenu par une injection de minerai préréduit à 50 % représen-tant 20 % en poids de fer par rapport à la fonte traversante.
Toujours dans le but d'assurer les besoins thermiques de ce minerai, les torches à plasma sont réglées pour délivrer une énergie utile de 296 kWh par tonne de fonte, conduisant à l'insufflation globale de gaz sous un débit s'élevant à 832 Nm3 par tonne de fonte, et à la température de 1840C.
La mise au mille de coke est, bien entendu, inférieure aux marches décrites précédemment. Par contre, la consommation journalière de coke reste la même. De plus, les caractéris-tiques du gaz de gueulard ainsi que la température de flamme ne va-rient pas.
Parmi d'autres avantages propres à l'invention, on peut signaler le fait que le minerai injecté n'a pas à être passé
préalablement dans une installation d'agglomération, d'où une réalisation d'un gain économique et énergétique supplémentaire.
Un autre avantage est que, dans l'hypothèse d'un manque de cou-rant électrique ou d'autres ennuis de ce genre, il est possible d'interrompre immédiatemen-t les injections de matières et retrou-ver a]ors instantanément la marche de référence de l'appareil.
On comprend que cette possibilité peut être déterminante pour - la fiabilité d'un haut fourneau fonctionnant selon le procédé
de l'invention.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux exem-ples décrits ci-dessus mais s'étend à de multiples variantes ou équivalents, dans la mesure où sont respectées les caracté-ristiques énoncées dans les revendications jointes.
g ~ )3 Ainsi, l'invention s'applique de manière générale à
l'injection de toute matière métalliFère oxydée, non seulement du minerai, mais également des battitures de fer (mill scale) ou des poussières de gueulard de haut fourneall, des poussières d'aciérie ou des fines de retour de chaInes d'agglomération, etc.
De même, l'invention n'est pas limitée aux quantités de minerai injecté, données dans les exemples précédents.
La limite pourra éventuellement être imposée par la puissance des torches dont on dispose, puisque l'énergie élec-trique devant être apportée croît bien entendu avec la quantité
de minerai injectée. A titre indicatif, on notera que la puis-sance des torches actuellement disponibles sur le marché est de l'ordre de 4 à 8 MW, mais qu'elle devrait pouvoir atteindre 10 à 12 MW dans un avenir relativement proche.
L'invention pourra ainsi être préféren-tiellement mise en oeuvre en concen-trant l'injection du minerai et la puissance électrique sur quelques-unes des tuyères au lieu de les répartir sur toutes les tuyères équipant le haut fourneau. Ainsi, dans l'exemple précédent (colonne 2 du ta~leau), on peut injecter 1,2 tonne/heure de minerai cru par chacune des vingt huit tuyères du haut fourneau considéré et installer sur chaque tuyère une torche à plasma de 3,3 MW de puissance (avec un rendement élec-trique de 0,85), ou injecter 4,8 tonnes/heure de minerai cru par sept torches-tuyères ayant une puissance de 13 M~ chacune, l'azote servant de gaz plasmagène (4000 m3/h par torche-tuyère), et le vent chaud provenant des cowpers étant réparti sur les vingt et une tuyères restantes. On pourra même concentrer l'in-jection de minerai sur quatre torches-tuyères de 23 MW de puis-sance chacune (8,4 tonnes de minerai et 7000 m3 d'azote par heure et par torche-tuyère~ lorsqu'on disposera de torches d'aus-si grande puissance.
Néanmoins, on prendra soin de ne pas trop modifier l'al-lure du haut fourneau en s'assurant que les caractéristiques du gaz à sa sortie au gueulard demeurent sensiblement invariantes.
Pour cela, on s'efforcera de maintenir constante la température ~ o ~ r;6~
de flamme au nez des tuyères et on ajustera en conséquence ]e débit de vent venant cles cowpers (dont a tempéra-ture est clas-slquement entre 1100 et 1300~C environ) comme complément au débit de gaz plasmagène. Celui-ci sera déterminé, en fonction des besoins thermiques de la réduction et de ]a Eusion du minerai injecté, par un fonctionnement à rendement maximal des torches à plasma, et en tenant compte de l'insufflation d'azote pour les raisons indiquées auparavant.
A cet égard, on observera dans le tableau (colonnes 2 et 3) que plus la quantité de minerai injecté croît, moins les besoins en oxygène libre r donc en vent, sont importants et plus le débit d'azote doit être corrélativement augmenté
si l'on souhaite évi-ter les inconvénients déjà évoqués d'une suroxygénation élevée du vent par rapport à la marche de réfé-rence de l'appareil.
Une limite supérieure théorique de la quantité de minerai injectable pourra donc être atteinte lorsque tout l'oxygène du vent sera apporté par le minerai et que tout le vent sera donc remplacé par de l'azote.
Comme on l'a déjà évoqué au début, une variante intéres-sante peut consister à injecter, non plus~ du minerai de fer, mais du minerai de chrome, ou un mélange des deux, ce qui permet d'obtenir à la sortie du haut fourneau directement de la fonte chromifère, pour l'élaboration ultérieure dlaciers inoxydables, en particulier. On comprend l'attrait de cette application par rapport à la pratique connue qui consiste à réaliser ce type de production par un mélange, hors réacteurs, d'une fonte clas-sique issue d'un haut fourneau avec du ferrochrome éventuelle-ment fondu dans un four électrique.
Le haut fourneau selon l'invention fonctionne alors comme un réacteur unique à deux étages superposés, spécialisés chacun dans une production différente, échangeant des matières et de la chaleur sans se perturber mutuellement : l'étage du bas, à savoir la zone des tuyères, produisant de la fonte chro-mifère marginale à partir du minerai injecté et la partie supé-rieure élaborant, de la manière classique à partir de la charge 567~)3 enfournée au gueulard, de la Eonte ferreuse principale traver-sante. I,es deux phases liquides se rassemblent dans Le creuset du Eour pour Eormer la fonte au chrome souhaitée.
En fonction des teneurs visées en chrome, on ajuste donc la proportion de minerai injec-te aux tuyères par rapport au débit de Eonte traversante, qui lui, est conservé constant.
Un autre avantage de ce type de variante apparaît, si l'on prend en compte le fait que, de toute facon, le minerai de chrome, contrairement au minerai de fer, ne peut se réduire que directement par le carbone, et donc uniquement dans le voisi-nage de la zone des tuyères où règnent les températures élevées appropriées (à partir de 1100C environ).
h'injection directe de ce minerai dans la zone des tuyè-res, combinée à une surchauffe du vent conformément à l'inven tion, permet ainsi de fournir, sous forme d'énergie électrique, l'énergie nécessaire au préchauffaye du minerai de chrome, et surtout celle, beaucoup plus importante, nécessaire à la réduc-tion des oxydes de ce minerai. De ce fait, les besoins en coke par tonne de fonte chromifère sont réduits par rapport à une marche classique, où tout le minerai de chrome aurait été en-fourné à la partie supérieure de l'appareil. En outre, les gaz sortent au gueulard plus oxydés, donc plus "épuisés" énergéti-quement, ce qui constitue toujours un critère favorable pour le rendement thermique du haut fourneau.
Si, pour atteindre les teneurs en chrome visées, les quantités de minerai à injecter s'avéraient trop importantes, soit en raison des puissances des torches disponibles, soit en raison des limites des possibilités des circuits d'injection par exemple, on pourra introduire une partie du minerai de chrome dans la charge enfournée au gueulard. Il est signalé cependant que cette pratique peut entralner certains inconvénients comme un surcrolt de la consommation de combustibles, etc.
On a vu que l'on pouvait introduire directement dans la zone des tuyères des oxydes métalliques combinés à de l'éner-gie électrique pour produire de la fonte marginale tout en 12 ~L~5~03 conservant, par un ajout d'azote, la mise au mille du coke par tonne de Eonte traversante.
Bien que l'ajout d'azote soit, à cet effet, certainement une solution très commode et de mise en oeuvre aisée, il se peut que, dans certains cas ou circonstances, on manque d'azote ou que les quantités disponibles soient insuffisantes.
Dans ce cas, l'effet de la suroxygénation induite du vent par les oxydes injectés sur la consommation du coke pourra, conformément à une variante de l'invention, être contrecarré
par la pratique, déjà connue en soi, qui consiste à injecter dans le vent aux tuyères un combustible auxiliaire, tel qu'un hydrocarbure liquide ou gazeux, du gaz naturel, du gaz de cokerie ou du charbon.
On aura certainernent bien compris que l'utilisation de termes comme "pallier", "compenser" ou "contrecarrer", qui a été faite tout au long du présent mémoire pour qualifier le rôle de l'ajout d'azote (ou de combustible auxiliaire), ne signi-fie nullement que l'azote doit nécessairement être introduit en quantité ajustée à celle du minerai pour permettre de recons-tituer un mélange N2/O2 dans les proportions précises du ventque l'on souffle habituellement dans un haut fourneau.
L'ajout d'azote a pour rôle de prévenir les conséquences connues d'une telle suroxygénation sur la marche du haut fourneau afin de maintenir la partie supérieure de l'appareil à un point de fonctionnement qui soit, sinon identique, du moins peu diffé-rent de celui correspondant à sa marche habituelle.
Il est précisé enfin que si l'invention trouve une appli-cation préférentielle aux hauts fourneaux sidérurgiques, elle n'est pas pour autant limitée à ce type d'application, mais peut fort bien être mise en oeuvre pour la conduite de hauts fourneaux d'autres catégories, par exemple les hauts fourneaux utilisés pour la production de ferro-manganèse, auquel cas les matières injectées dans la zone des tuyères seront bien entendu du minerai de manganèse.
~25~()3 O O O In Ln ~9 CO ';Y (~ O O ~ D ~r o Ln ~ ~ ~ ~ ~7 ~ ~ ~r ~ ~ (~ ~n O ~7 ~ ~ 1~ CO 00 ~ D ~
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Ainsi, dans l'exemple présenté dans la colonne 3, il s'agit d'un minerai dont le taux de réduction est de 50 ~ et dont l'injection représente 10 % en poids de fer injecté par rapport à la fonte traversante.
Etant donné que cette marche vise une production de - 25 6507 tonnes de fonte par jour, la comparaison de ces données et résultats avec ceux de la colonne 3 s'impose.
Comme on pouvait normalement s'y attendre, la mise au mille du coke est identique dans les colonnes 2 et 3.
Le minerai étant préréduit à 50 ~, ses besoins ther-miques sont donc plus faibles que ceux du minerai cru.
L'énergie utile donnée par les torches à plasma est réduite dans ce cas à 161 kWh par tonne de fonte. L'ajout d'azote est également réduit à 51 Nm' par tonne de fonte, soit plus de la moitié du cas précédent.
On constate que le débit du gaz total injecté, qui s'é-lève à 903 Nm3 par tonne de fonte, est presque égal à celui réalisé dans la colonne 2. Par contre, la température de ce 8 ~5~3 gaz est nettement inférieure (l521C), cle manière à pouvoir satisEaire les besoins thermiques c1u minerai préréduit sans perturber le Eonctionnement interne du haut fourneau.
En eEfet, les caractéristiques du yaz de gueulard et ]a tempéra-ture de flamme sont identiques a celles présentées dans La colonne 1 concernant la marche de réEérence.
L'exemple présenté dans la colonne 4 montre qu'il est encore possible d'accroitre la productivité de ce haut fourneau et de la porter à 7000 tonnes/jour. Ce résultat est simplernent obtenu par une injection de minerai préréduit à 50 % représen-tant 20 % en poids de fer par rapport à la fonte traversante.
Toujours dans le but d'assurer les besoins thermiques de ce minerai, les torches à plasma sont réglées pour délivrer une énergie utile de 296 kWh par tonne de fonte, conduisant à l'insufflation globale de gaz sous un débit s'élevant à 832 Nm3 par tonne de fonte, et à la température de 1840C.
La mise au mille de coke est, bien entendu, inférieure aux marches décrites précédemment. Par contre, la consommation journalière de coke reste la même. De plus, les caractéris-tiques du gaz de gueulard ainsi que la température de flamme ne va-rient pas.
Parmi d'autres avantages propres à l'invention, on peut signaler le fait que le minerai injecté n'a pas à être passé
préalablement dans une installation d'agglomération, d'où une réalisation d'un gain économique et énergétique supplémentaire.
Un autre avantage est que, dans l'hypothèse d'un manque de cou-rant électrique ou d'autres ennuis de ce genre, il est possible d'interrompre immédiatemen-t les injections de matières et retrou-ver a]ors instantanément la marche de référence de l'appareil.
On comprend que cette possibilité peut être déterminante pour - la fiabilité d'un haut fourneau fonctionnant selon le procédé
de l'invention.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux exem-ples décrits ci-dessus mais s'étend à de multiples variantes ou équivalents, dans la mesure où sont respectées les caracté-ristiques énoncées dans les revendications jointes.
g ~ )3 Ainsi, l'invention s'applique de manière générale à
l'injection de toute matière métalliFère oxydée, non seulement du minerai, mais également des battitures de fer (mill scale) ou des poussières de gueulard de haut fourneall, des poussières d'aciérie ou des fines de retour de chaInes d'agglomération, etc.
De même, l'invention n'est pas limitée aux quantités de minerai injecté, données dans les exemples précédents.
La limite pourra éventuellement être imposée par la puissance des torches dont on dispose, puisque l'énergie élec-trique devant être apportée croît bien entendu avec la quantité
de minerai injectée. A titre indicatif, on notera que la puis-sance des torches actuellement disponibles sur le marché est de l'ordre de 4 à 8 MW, mais qu'elle devrait pouvoir atteindre 10 à 12 MW dans un avenir relativement proche.
L'invention pourra ainsi être préféren-tiellement mise en oeuvre en concen-trant l'injection du minerai et la puissance électrique sur quelques-unes des tuyères au lieu de les répartir sur toutes les tuyères équipant le haut fourneau. Ainsi, dans l'exemple précédent (colonne 2 du ta~leau), on peut injecter 1,2 tonne/heure de minerai cru par chacune des vingt huit tuyères du haut fourneau considéré et installer sur chaque tuyère une torche à plasma de 3,3 MW de puissance (avec un rendement élec-trique de 0,85), ou injecter 4,8 tonnes/heure de minerai cru par sept torches-tuyères ayant une puissance de 13 M~ chacune, l'azote servant de gaz plasmagène (4000 m3/h par torche-tuyère), et le vent chaud provenant des cowpers étant réparti sur les vingt et une tuyères restantes. On pourra même concentrer l'in-jection de minerai sur quatre torches-tuyères de 23 MW de puis-sance chacune (8,4 tonnes de minerai et 7000 m3 d'azote par heure et par torche-tuyère~ lorsqu'on disposera de torches d'aus-si grande puissance.
Néanmoins, on prendra soin de ne pas trop modifier l'al-lure du haut fourneau en s'assurant que les caractéristiques du gaz à sa sortie au gueulard demeurent sensiblement invariantes.
Pour cela, on s'efforcera de maintenir constante la température ~ o ~ r;6~
de flamme au nez des tuyères et on ajustera en conséquence ]e débit de vent venant cles cowpers (dont a tempéra-ture est clas-slquement entre 1100 et 1300~C environ) comme complément au débit de gaz plasmagène. Celui-ci sera déterminé, en fonction des besoins thermiques de la réduction et de ]a Eusion du minerai injecté, par un fonctionnement à rendement maximal des torches à plasma, et en tenant compte de l'insufflation d'azote pour les raisons indiquées auparavant.
A cet égard, on observera dans le tableau (colonnes 2 et 3) que plus la quantité de minerai injecté croît, moins les besoins en oxygène libre r donc en vent, sont importants et plus le débit d'azote doit être corrélativement augmenté
si l'on souhaite évi-ter les inconvénients déjà évoqués d'une suroxygénation élevée du vent par rapport à la marche de réfé-rence de l'appareil.
Une limite supérieure théorique de la quantité de minerai injectable pourra donc être atteinte lorsque tout l'oxygène du vent sera apporté par le minerai et que tout le vent sera donc remplacé par de l'azote.
Comme on l'a déjà évoqué au début, une variante intéres-sante peut consister à injecter, non plus~ du minerai de fer, mais du minerai de chrome, ou un mélange des deux, ce qui permet d'obtenir à la sortie du haut fourneau directement de la fonte chromifère, pour l'élaboration ultérieure dlaciers inoxydables, en particulier. On comprend l'attrait de cette application par rapport à la pratique connue qui consiste à réaliser ce type de production par un mélange, hors réacteurs, d'une fonte clas-sique issue d'un haut fourneau avec du ferrochrome éventuelle-ment fondu dans un four électrique.
Le haut fourneau selon l'invention fonctionne alors comme un réacteur unique à deux étages superposés, spécialisés chacun dans une production différente, échangeant des matières et de la chaleur sans se perturber mutuellement : l'étage du bas, à savoir la zone des tuyères, produisant de la fonte chro-mifère marginale à partir du minerai injecté et la partie supé-rieure élaborant, de la manière classique à partir de la charge 567~)3 enfournée au gueulard, de la Eonte ferreuse principale traver-sante. I,es deux phases liquides se rassemblent dans Le creuset du Eour pour Eormer la fonte au chrome souhaitée.
En fonction des teneurs visées en chrome, on ajuste donc la proportion de minerai injec-te aux tuyères par rapport au débit de Eonte traversante, qui lui, est conservé constant.
Un autre avantage de ce type de variante apparaît, si l'on prend en compte le fait que, de toute facon, le minerai de chrome, contrairement au minerai de fer, ne peut se réduire que directement par le carbone, et donc uniquement dans le voisi-nage de la zone des tuyères où règnent les températures élevées appropriées (à partir de 1100C environ).
h'injection directe de ce minerai dans la zone des tuyè-res, combinée à une surchauffe du vent conformément à l'inven tion, permet ainsi de fournir, sous forme d'énergie électrique, l'énergie nécessaire au préchauffaye du minerai de chrome, et surtout celle, beaucoup plus importante, nécessaire à la réduc-tion des oxydes de ce minerai. De ce fait, les besoins en coke par tonne de fonte chromifère sont réduits par rapport à une marche classique, où tout le minerai de chrome aurait été en-fourné à la partie supérieure de l'appareil. En outre, les gaz sortent au gueulard plus oxydés, donc plus "épuisés" énergéti-quement, ce qui constitue toujours un critère favorable pour le rendement thermique du haut fourneau.
Si, pour atteindre les teneurs en chrome visées, les quantités de minerai à injecter s'avéraient trop importantes, soit en raison des puissances des torches disponibles, soit en raison des limites des possibilités des circuits d'injection par exemple, on pourra introduire une partie du minerai de chrome dans la charge enfournée au gueulard. Il est signalé cependant que cette pratique peut entralner certains inconvénients comme un surcrolt de la consommation de combustibles, etc.
On a vu que l'on pouvait introduire directement dans la zone des tuyères des oxydes métalliques combinés à de l'éner-gie électrique pour produire de la fonte marginale tout en 12 ~L~5~03 conservant, par un ajout d'azote, la mise au mille du coke par tonne de Eonte traversante.
Bien que l'ajout d'azote soit, à cet effet, certainement une solution très commode et de mise en oeuvre aisée, il se peut que, dans certains cas ou circonstances, on manque d'azote ou que les quantités disponibles soient insuffisantes.
Dans ce cas, l'effet de la suroxygénation induite du vent par les oxydes injectés sur la consommation du coke pourra, conformément à une variante de l'invention, être contrecarré
par la pratique, déjà connue en soi, qui consiste à injecter dans le vent aux tuyères un combustible auxiliaire, tel qu'un hydrocarbure liquide ou gazeux, du gaz naturel, du gaz de cokerie ou du charbon.
On aura certainernent bien compris que l'utilisation de termes comme "pallier", "compenser" ou "contrecarrer", qui a été faite tout au long du présent mémoire pour qualifier le rôle de l'ajout d'azote (ou de combustible auxiliaire), ne signi-fie nullement que l'azote doit nécessairement être introduit en quantité ajustée à celle du minerai pour permettre de recons-tituer un mélange N2/O2 dans les proportions précises du ventque l'on souffle habituellement dans un haut fourneau.
L'ajout d'azote a pour rôle de prévenir les conséquences connues d'une telle suroxygénation sur la marche du haut fourneau afin de maintenir la partie supérieure de l'appareil à un point de fonctionnement qui soit, sinon identique, du moins peu diffé-rent de celui correspondant à sa marche habituelle.
Il est précisé enfin que si l'invention trouve une appli-cation préférentielle aux hauts fourneaux sidérurgiques, elle n'est pas pour autant limitée à ce type d'application, mais peut fort bien être mise en oeuvre pour la conduite de hauts fourneaux d'autres catégories, par exemple les hauts fourneaux utilisés pour la production de ferro-manganèse, auquel cas les matières injectées dans la zone des tuyères seront bien entendu du minerai de manganèse.
~25~()3 O O O In Ln ~9 CO ';Y (~ O O ~ D ~r o Ln ~ ~ ~ ~ ~7 ~ ~ ~r ~ ~ (~ ~n O ~7 ~ ~ 1~ CO 00 ~ D ~
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Claims (10)
1) Procédé pour la conduite d'un haut fourneau, notamment d'un haut fourneau sidérurgique, caractérisé en ce que, au moins temporairement au cours du fonctionnement habituel de l'appareil, on introduit directement dans la zone de combustion des tuyères, ou en un niveau voisin, des matières métallifères solides oxy-dées, conjointement à un courant gazeux servant de vecteur thermi-que pour satisfaire aux besoins thermiques de la désoxygénation et de la fusion desdites matières métallifères, ce courant gazeux étant à cet effet chauffé avant son introduction dans l'appareil par un apport d'énergie électrique, et on ajuste le débit de vent provenant des cowpers en même temps que l'on prévoit des moyens pour pallier l'effet d'une suroxygénation du vent, dû
à l'oxygène apporté par les matières métallifères injectées, de manière à ne pas modifier sensiblement les caractéristiques de fonctionnement de la partie supérieure de l'appareil par rapport à sa dite marche habituelle.
à l'oxygène apporté par les matières métallifères injectées, de manière à ne pas modifier sensiblement les caractéristiques de fonctionnement de la partie supérieure de l'appareil par rapport à sa dite marche habituelle.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit courant gazeux est chauffé électriquement en passant dans une torche à plasma.
3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour pallier l'effet de suroxygénation du vent sont constitués par un ajout d'azote.
4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit azote constitue, au moins partiellement, le courant gazeux chauffé électriquement.
5) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites matières métallifères oxydées sont injectées par voie pneumatique sous forme de fines particules.
6) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites matières métallifères oxydées sont introduites dans le haut fourneau sous forme d'une pulpe liquide, notamment d'une pulpe aqueuse.
7) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites matières métallifères oxydées sont du minerai de fer, à l'état cru ou préréduit.
8) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites matières métallifères oxydées sont du minerai de chrome pur ou mélangé à du minerai de fer.
9) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour pallier l'effet de suroxygénation du vent sont constitués par un ajout de combustible auxiliaire, tel qu'un hydrocarbure liquide ou gazeux, du gaz naturel, du gaz de cokerie ou du charbon.
10) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on introduit ledit courant gazeux chauffé électriquement dans le haut fourneau par des tuyères existantes du soufflage du vent que l'on équipe de torche à plasma.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8418075A FR2573437B1 (fr) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | Procede pour la conduite d'un haut fourneau, notamment d'un haut fourneau siderurgique |
| FR84/18075 | 1984-11-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1256703A true CA1256703A (fr) | 1989-07-04 |
Family
ID=9309996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000495796A Expired CA1256703A (fr) | 1984-11-21 | 1985-11-20 | Procede pour la conduite d'un haut-fourneau, notamment d'un haut-fourneau siderurgique |
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| FR (1) | FR2573437B1 (fr) |
| SU (1) | SU1500165A3 (fr) |
| ZA (1) | ZA858727B (fr) |
Families Citing this family (9)
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