LU83538A1 - Systeme de coulee de haut-fourneau et procede de suppression de la formation de polluants dans un tel systeme - Google Patents

Description

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La présente invention concerne un système de coulée de haut-fourneau et un procédé pour supprimer la formation de polluants dans un tel système de coulée de 5 haut-fourneau.

La présente invention concerne plus précisément le contrôle de la formation de fumées dans les haies de coulée de hauts-fourneaux d'installations de fabrication d'acier et la suppression et 1 'atténuation des fumées 10 provenant des rigoles d'écoulement du fer et des canaux de coulée du fer et du laitier des systèmes de coulée de hauts-fourneaux.

Un des problèmes parmi les plus critique s auxquels se heurte l'industrie de l'acier est le contrôle 15 des émissions deshalles de coulée de hauts-fourneaux. Il est évident que l'industrie doit développer de nouvelles techniques pour le contrôle de la pollution si elle désire éviter les dépenses substantielles en capital et en appareil associées à la technologie disponible pour con-20 trôler les émissions des haies de coulée de hauts-fourneaux à des niveaux exigés par les agences gouvernementales de protection de l'environnement. La technologie pour la diminution de l'émission par nettoyage des gaz existe et peut être mise en oeuvre au moyen d'un certain nombre de 25 dispositifs de contrôle de la pollution de l'air qui utüiæni des installations d'échappement et de filtrage où on collecte et nettoie l'air qui s'échappe. Néanmoins, il doit être admis qu'aux Etats-Unis une grande majorité des hauts-fourneaux actuellement en fonctionnement ont été construits 30 avant 1960 et utilisent les halles de coulée originäfes où v il existe des limitations spatiales pour y réarranger un J équipement supplémentaire tel que des dispositifs collec teurs des matières polluantes.

Les systèmes de contrôle de fumée connues dans 35 1a. technique peuvent être utilisés en combinaison avec les hauts-fourneaux d'installation de fabrication d'acier ομί se rapportent aux rejets de la fumée après qu'elle a été créée.

Dans le brevet US No. 3 994 210 on décrit un 40 procédé et un appareil au moyen desquels des jets,sous forme - 2 - de rideaux mobiles^ d'air sont utilisés pour régler et diriger le mouvement de la fumée depuis un appareil générateur de fumée vers une sortie de hotte d'échappement.

5 Le brevet français 71 13332 concerne plus spécifiquement la canalisation de la fumée émise par la fonte en fusion lorsqu'elle est extraite d'un hautfourneau en utilisant des tuyères de soufflantes qui dirigent > latéralement des rideaux d'air pour limiter le mouvement , la vers 10 latéral de la fumée et pour diriger/une unité de ventilation.

Le brevet de l'Allemagne de l'Ouest 2 157 418 décrit un dispositif de nettoyage de l'air de la plateforme de coulée d'un haut-fourneau, lequel dispositif comprend une buse d'aspiration raccordée à un dispositif 15 de nettoyage de l'air auxsorties des trémies de remplissage et/ou au-dessus des trous de coulée.

En outre, dans la publication "Iron and Steel Engineer" de août 19 79 , paraît pages 33-39 , un article intitulé "Blast Furnace Cast House Emission Control" de 20 A. G. Nicola qui décrit la technologie disponible pour collecter les émissions créées dans les haies de coulée de hauts-fourneaux.

Il est évident que la plus grande partie des systèmes de contrôle de la pollution de la fumée s'adresse 25 à la ventilation où à l'échappement des fumées après qu'elles ont été formées c'est-à-dire s'adresse à l'effet plutôt qu'à la cause.

Il est un but principal de la présente invention de mettre en oeuvre un procédé et un appareil pour 30 supprimer et/ou atténuer la formation de flimées nuisibles pendant la coulée et l'écoulement et la coulée du fer du haut-fourneau.

Dans les halles de coulée des hàuts-fourneaux beaucoup de fumée est crées pendant la coulée. Il est 35 admis que la plus grande partie de la fumée est créée par le fer quittant le fourneau et venant en contact avec l'oxygène de l'air ambiant en formant ainsi de l'oxyde de fer. Une partie de la fumée est également créée du fait du soufre dans le fer en fusion et /ou le laitier venant 40 en contact avec l'oxygène et formant le dioxyde de soufre.

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La présente invention se propose de supprimer la formation des fumées nuisibles en mettant en oeuvre un appareil et un procédé pour isoler la plus grande partie 5 de l'air des courants de métal en fusion et du laitier lorsqu'ils sont déchargés du haut-fourneau et/ou des courants en fusion lorsqu'ils s'écoulent vers les récipients collecteurs. Dans la publication de Nicola mentionnée ci-dessus on note que fondamentalement , les fumées créées dans les . 10 haies de coulée sont constituées approximativement par 75% d'oxyde de fer et on y met également en évidence les raisons pour lesquels le transfert de la technologie japonaise pour le contrôle des émissions des haies de coulée des hauts-fourneaux existant aux Etats-Unis ni.'est pas une matiè-15 re simple. Il décrit en outre que le contrôle principal de l'émission basée sur l'approche japonaise consiste à piéger les fumées des halles de coulée à leur source au moyen de hottes étroitement ajustées. Il est très apparent que, bien que les hoifces et autres enceintes sont décrites comme 20 faisant partie de l'approche japonaise, de telles enceintes sont utilisées comme conduit pour diriger l'air de ventilation avec les matières polluantes entraînées vers des dispositifs collecteurs tels que les installations de filtres à sac.

25 Donc, l'article de Nicola met en évidence le " fait que précédemment le contrôle des émissions de fumée dans les haies de coulée est principalement concerné par l'évacuation des flimées et des émissions après qu'elles ont été formées. La présente invention se distingue de cette 30 technique parce qu'elle concerne la suppression de la formation des fumées d'oxyde de fer. L'invention concerne un procédé et un appareil qui élimine les gaz oxydants, y compris l'air ambiant, pendant la coulée de la zone entourant le trou de coulée, les rigoles d'écoulement du fer 35 et les canaux de coulée du fer et di laitier . Il sera admis qu'il peut ne pas être possible de réaliser un système absolument étanche à l'air, cependant , la formation d'oxyde de fer et autres matières polluantes formées par combinaison avec l'oxygène est supprimée, principalement parce que 40 il n'y a pas d'addition intentionnelle d'air sous forme - 4 - d'un milieu d'évacuation tel que c'est le cas dans le système de ventilation. Cependant, il sera compris qu'on peut faire circuler un gaz inerte sur les courants en fusion provenant 5 du haut-fourneau pour éliminer les gaz oxydants et plus précisément pour ralentir l'infiltration de l'air ambiant dans les courants en fusion.

- Pour que l'invention puisse être mieux comprise, référence est faite aux figures suivantes où: 10 La figure 1 est une représentation schématique vue d'en haut d'un haut-fourneau et d'un système de canaux de coulée typique .

/ la figure 2 est une vue de côté d'une partie du haut fourneau et d'une rigole d'écoulement du fer ensemble 15 avec une enceinte selon l'invention pour la rigole d'écoulement.

r la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne 3-3 de la figure 2.

f la figure 4 est une vue en coupe transversale 20 d'une enceinte pour les canaux de coulée du fer et du laitierj et la figure 5 est une vue en coupe longitudinale partielle de deux enceintes adjacentes du type représenté dans la figure 4,représentées simultanément avec un trou de 25 coulée et un moyen pour créer des rideaux terminaux.

= Un mode de réalisation typique selon l'invention est illustré dans la figure 2, simultanément avec un système de coulée de haut-fourneau tel que celui illustré schématiquement dans la figure 1. Ces spécialistes en la matière com-30 prendront qu'il existe de nombreuses variantes de rigoles d'écoulement du fer , de canaux de coulée du fer et de canaux de coulée du laitier utilisés avec un haut-fourneau auxquels les caractéristiques principales de la présente invention peuvent être appliquées.

35 Le haut-fourneau et le trou du coulée sont géné

ralement désignés par les symboles de référence BP et N, respectivement. La matière en fusion, comprenant le fer et le' laitier, coule depuis le fourneau BF au travers du trou N qui est incliné vers le bas depuis l'extérieur du four au 40 travers du blindage du creuset vers le creuset. Le trou N

- 5 - est bouché après chaque coulée au moyen d'un mélange d'argile forcé dans le trou de coulée sous pression au moyen d'une bouche use (non représentée) qui est verrouillée 5 sur un support de verrou LS. Lorsque le trou de coulée N est ouvert pour la coulée, la matière en fusion s'écoule dans une grande rigole d'écoulement IT, généralement appelé rigole d'écoulement du fer. Il existe un dispositif d'écrémage S à l'extrémité de la rigole d'écoulement 10 IT qui sert à écrémer le laitier pour le séparer de la matière en fusion dans la rigole d'écoulement. Le dispositif d'écrémage S dans certains systèmes peut comprendre un baxage (non représenté) qui peut servir à aider à maintenir le niveau de la matière en fusion plus élevé que 15 la base de la plaque d'écrémage. A l'écrémoir S se trouve un arrangement de cribles G et de canaux de coulé SR pour transporter le laitier S vers le dispositif collecteur de laitier, tel qu'un cul d'oeuf' ou me grande frce.

Le fer s'écoulant en-dessous de la plaque d'écrémage 20 s'écoule dans les rigoles d'écoulement du fer IR, habituellement appelée rigoles de fer , qui sont également pourvues de cribles G pour dévier sélectivement l'écoulement vers une ou plusieurs poches de coulée IL. A la fin d'une coulée, la boLcheuse est mise en position pour boucher le trou de 25 coulée avec de l'argile. C'est à ce moment qu'un dispositif spécial doit être prévu pour manipuler la section de l'enceinte entourant le trou de coulée dans le but de créer un accès de la boucheuse au trou de coulée.

Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, la présente 30 invention concerne la réalisation d'un procédé et appareil pour éliminer l'air ambiante de la surface du courant en fusion lorsqu'il s'écoule depuis le haut-fourneau vers la poche de coulée du fer et le dispositif collecteur du laitier. Selon un mode de réalisation préféré de l'inven-35 tion, le dispositif éliminant l'air ambiant est conçu sous forme de hottes réalisé% pour réduire au minimum l'air ambiant qui vient en contact avec les courants en fusion et sans addition d'air dans les hottes comme c'est le cas dans les hottes de ventilation. Les divers types 40 de hottes seront désignés avec davantage de précision au - 6 - moyen de suffi ces numériques.

Immédiatement adjacent au haut-fourneau BF se trouve une hotte H-l qui recouvre la rigole d'écoulement du 5 fer. Il est préférable de prévoir un mécanisme de levage et de transport séparé, généralement désigné par lé'symbole de référence HTM, pour soulever et déplacer la hotte H-l pour l'écarter du trou de coulée pour la préparation des procédés de coulée et de bouchage. La configuration en coupe 10 d'une hotte H-l est de préférence sous forme d'unü inversé.

La hotte H-l comprend plusieurs panneaux de section P qui sont liés ensemble , par exemple par soudage des bords tournés vers le haut des envelopes externes qui forment des rebords rigides. La section P-l comprend un sommet incliné 15 effilé vers le haut-fourneau et se terminant par un nez pour réaliser une fermeture terminale qui permettra également la mise en place de la hotte H-l en-dessous du support LS de la boucheuse. La section P-2 terminale opposée comprend une paroi verticale W-l pour similairement constituer une 20 fermeture à l'extrémité. Chacune des sections P comprend une isolation pour protéger le couvercle de métal. De préférence, on réalise deux couches de matières isolantes ancrées au couvercle au moyen de clips métalliques, la couche la plus interne L-l par rapport à la rigole d'écoulement, étant d'un 25 type réfractaire non consumable et la couche la plus externe L-2 par rapport à la rigole d'écoulement , ayant des qualités isolantes supérieures à celles de la couche L-l . Chacune des couches L-l et L-2 peut être appliquée par pulvérisation au pistolet , sur le site même.

30 Certaines des sections , telle que la section P-3 , comprennent des rebords F dirigés vers le haut qui ' y comportent des orifices pour insérer des moyens de fixation tels que des crochets du dispositif de levage et de transport HTM.

35 Les hottes H-2 sont prévues pour entourer les canaux de coulée du fer IR et les canaux de laitier SR.

Les hdfctes H-2 sont de structure similaire à celle des hottes H-l à l'exception qu'elles sont plus petites en ce qui concerne leur configuration en coupe transversale. Egale-40 ment, selon un mode de réalisation préféré, les hottes H-2 - 7 - comprennent des parois verticales terminales W-2. Cette paroi terminale W-2 peut en outre comprendre une couverture flexible en matière isolante B drap e sur la tige de sup-5 port R où un rideau de gaz inerte au travers du conduit tel qu'un tuyau C-l. De préférence, le tuyau C-l est réalisé pour correspondre à la section transversale terminale de la hotte H-2, c'est-à-dire qu'il a une forme généralement semi-circulaire et comporte une pluralité de buses 10 pour décharger des gaz inertes et créer le rideau vertical ou couverture pour éliminer l'air ambiante. Le conduit est lié de façon convenable au conduit d'amenée au moyen de dispositifs d'accouplements amovibles. La raison pour laquelle on préfère le moyen d'étanchéité terminal à 15 rideau de gaz inerte est que la hauteur de la matière en fusion dans les canaux de coulée variera et donc il serait impossible de prévoir un moyen d'étanchéité mécanique qui s'ajusterait de lui-même pour compenser les variations de la hauteur de l'écoulement de la matière.

20 Selon une autre possibilité et/ou en plus , un dispositif de fourniture de gaz inerte peut être prévu dans les hottes H sous forme d'un conduit C-2 qui s'étale longitudinalement par rapport aux hottes et soit d'un côté soit des deux côtés dans les hottes H. Les hottes 25 serviraient donc à contenir les gaz inertes età créer une couverture sur les surfaces de matière en fusion. Dans un mode de réalisation moins préféré, les gaz inertes seraient utilisés pour créer une couverture en l'absence des hottes H par l'utilisation d'un dispositif à conduit s'étendant 30 longitudinalement de part et d'autre des rigoles d'écoulement et des canaux de coulée.

Selon unè autre possibilité et/ou en outre, une matière non combustible inerte telle que la Vermiculite peut être prévue au sommet du fer ou du laitier pour 35 créer une couverture flottante PB au-dessus de la surface de la matière en fusion MM. Cette couverture flottante serait maintenue en position en utilisant des moyens convenables par exemple un dispositif d'écrémage au carbone en suspension qui s'étend juste en-dessous de la surface 40 de la matière en fusion.

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On peut également prévoir entre les hottes H et les sommets des rigoles d'écoulement et des canaux de coulée^ des moyens d'étanchéité non combustibles flexibles SM 5 tels que du sable ou un feutre de fibres de matière réfractaire .

Donc, au contraire des systèmes connus dans la technique qui se fient à l'évacuation de l'air des halles de coulée avec les émissions piégées, la présente invention concerne 10 la restriction de la formation de matière polluante nuisible. Par l'utilisation du procédé et appareil selon l'invention la séparation de l'air ambiant de la halte de coulée de la surface du fer en fusion et du laitier en fusion est augmentéeet la formation d'oxyde de fer est supprimée.

15 Un autre avantage de la présente invention est le fait de continuer le coussin naturel qui est formé sur la surface du fer en fusion. Encore un autre avantage important est que le "métal chaud" , le fer ei fusion , est amené dans les poches de coulée à une température relativement élevée étant 20 donné qu'il n'y a pas de courant d'air massif se déplaçant le long de la surface du fer en fusion dans les rigoles d'écoulement comme c'est le cas avec le système de ventilation d'air . Le métal en fusion plus chaud et les canaux de fer forment moins de fonds de poche de fer dans les 25 canaux de coulée et ils s'en suit une augmentation simultanée du rendement en fer. Encore mieux, l'invention permet de réaliser un procédé et appareil qui peut être aisément mise en oeuvre et avec sûreté dans les système de halles de coulée de haut-fournaux et avec des dépenses relativement 30 faibles par comparaison aux systèmes collecteurs de matières polluantes qui exigent une installation supplémentaire et de la ♦· place supplémentaire pour les conduits et les installations de filtres à sac , lequel système collecteur pose également les problèmes de santé et de sécurité à cause des problèmes 35 rencontrés pour le rejet de la poussière collectée. Encore un désavantage de tels systèmes collecteurs est qu'il consomma une quantité considérable d'énergie par comparaison au système selon l'invention.

Bien entendu diverses modifications peuvent être 40 apportées par l'homme de l'art aux procédés et systèmes de - 9 - coulée de hauts-fourneaux.

Claims (14)

1. Procédé pour supprimer la formation de matières polluantes dans un système de coulée de hauts-fourneaux, 5 caractérisé en ce qu'il consiste à empêcher le contact des gaz oxydants, y compris l'air ambiant avec la surface des courants en fusion déchargés depuis le haut fourneau et s'écoulant dans au moins une des rigoles d'écoulement du fer, des canaux de coulée du fer et des 10 canaux de coulée du laitier du système de coulée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact de l'air ambiant avec cette surface est empêché en enfermant au moins une de ces rigoles d'écoulement du fer, canaux de coulée du fer, et canaux 15 de coulée du laitier au moyen d'un système de hottes et en l'absence de tout gaz oxydant ajouté intentionnellement dans le système de hotte.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un système de hottesouvert est utilisé et une couver-20 ture verticale de gaz inerte est créée pour empêcher l'entrée de l'air ambiant dans ce système de hottœ ouvert.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce contact est empêché en créant une couverture de gaz inerte sur au moins un de ces courants.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les gaz de cette couverture sont confinés par un système d ' enceintes .

6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une couverture flexible de matière isolante empêche 30 l'entrée de l'air ambiant dans ce système de hotte.

7. Procédé pour supprimer la formation de matières polluant® dans un système de coulée de haute-fourneauccaractérisé par les étapes de créer une couche de gaz qui sont non-oxydants par rapport au métal en fusion déchargé depuis 35 le haut-fourneau, sur la masse en fusion lorsqu’elle s'écoule dans au moins une des rigoles d'écoulement du fer, canaux de coulée du fer et canaux de coulée du laitier, en l'absence de toute addition intentionnelle de gaz oxydant quelconque, y compris l'air , à cette masse en fusion et 40 cette couverture de gaz. i - 11 -

8. Système de coulée de haut-fourneau comprenant un dispositif de transport de courant en fusion qui comporte une rigole d'écoulement de fer , un canal de coulée du 5 fer, et un canal de coulée du laitier, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'enceinte pour au moins un de ces dispositifs de transport, laquelle enceinte empêche les gaz oxydants, y compris l'air ambiant, de venir en contact avec la surface du courant en fusion dans “ 10 ce dispositif de transport.

9. Système de coulée de haut-fourneau selon la revendication 8, caractérisé en ce que cette enceinte comprend me couverture de gaz inerte .

10. Système de coulée de hauts-fourneau selon la 15 revendication 8, caractérisé en ce que cette enceinte comprend une hotte qui favorise l'élimination de l'air ambiant et en 1'absence de courant de fluide de ventilation pour ventiler cette hotte.

11. Système de coulée de hautrfourneau selon la reven-20 dication 10, caractérisé en ce que cette enceinte comprend une hotte ouverte à une extrémité, et comprend en outre un dispositif pour créer, une couverture verticale de gaz inerte a une extrémité ouverte de cette enceinte pour empêcher la pénétration de l'air ambiant.

12. Système de coulée de haut-fourneau selon la reven dication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre me couverture de graphite naturel flottant sur au moins me partie du courant en fusion.

13. Système de coulée de haut-fourneau selon la reven-30 dication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen 1 d'étanchéité élastique entre cette enceinte et au moins w un moyen de transport.

14. Système de coulée de haut-fourneau comprenant un système de transport de courant en fusion qui comprend 35 une rigole d'écoulement du fer , un canal de coulée du fer, et m canal de coulée du laitier , caractérisé en ce qu'il comprend une couverture de matière isolante flottant sur au moins me partie du courant en fusion dans ce dispositif de transport. 40