WO1985002202A1 - Perfectionnement aux hauts fourneaux, dans la zone des trous de coulee - Google Patents

Perfectionnement aux hauts fourneaux, dans la zone des trous de coulee Download PDF

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WO1985002202A1
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refractory material
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Pierre Rollot
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Union Siderurgique Du Nord Et De L'est De La Franc
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/04—Blast furnaces with special refractories
    • C21B7/06—Linings for furnaces

Definitions

  • the present invention relates to blast furnaces and more particularly to the arrangement of these blast furnaces in the region of tap holes.
  • the part of the shielding which surrounds the tap hole and which is commonly called the gendarme serves as a support for an internal lining made up of carbon blocks or other suitable refractory material, these blocks being arranged in a relatively complex arrangement, so as to ensure the most effective sealing of the tap hole.
  • the gendarme comprises around the taphole a collar directed towards the interior of the blast furnace and the end surface of which serves as a support for the carbon blocks.
  • the object of the invention is therefore to propose a method and a device which make it possible to carry out this operation much more simply and much more quickly, while giving excellent results as to the precision mounting of the carbon blocks and the seal obtained.
  • the subject of the invention is therefore a method of manufacturing or repairing a blast furnace, comprising a shield delimiting tap holes, and blocks of refractory material pressing against a surface of the shield and closing said tap hole, characterized in that a support piece independent of the shield is used, this support piece is arranged so that it can be moved relative to the shield, the blocks of refractory material are put in place in their correct position by relative to the theoretical center of the blast furnace, which has the effect of bringing the support piece into its correct position relative to the blocks of refractory material, the support piece is fixed on the shielding, the material blocks are removed refractory, a metallic strip is fixed on the shielding and the support piece making the seal between these two elements, then a conventional operation is carried out for stuffing the gap between the shielding and t refractory material.
  • a support piece independent of the shield is used, this support piece is arranged so that it can be moved relative to the shield, the blocks of refractory material are put in place in their correct position by relative to the
  • the support piece is initially suspended relative to the shielding
  • the latter Before fixing the support piece on the shielding, the latter is positioned relative to the shielding by means of screws bearing on the shielding;
  • the support piece is fixed to the shielding by means of shims;
  • the subject of the invention is also an arrangement of a blast furnace, in the region of the tap hole, comprising a shield defining an opening corresponding to the tap hole, and a lining of blocks of refractory material sealing this opening by cooperating with a bearing surface integral with the shielding, characterized in that the bearing surface is delimited by a bearing piece, independent of the shielding but fixed on the latter, a metal strip fixed on said piece and on the shielding ensuring the sealing between these two elements.
  • the support piece comprises suspension means with respect to the shielding;
  • the support piece carries adjustable means making it possible to place it in a chosen position relative to the shielding;
  • the support piece is fixed to the shielding by means of said adjustable means; - the support piece is fixed to the shielding by means of welded shims;
  • the support piece is embedded in a groove formed in the blocks of refractory material.
  • - Fig. 1 shows a vertical sectional view of the shielding of a blast furnace in the area of a tap hole
  • - Fig. 2 is an elevational view from the interior of the blast furnace illustrating a first phase of the process according to the invention
  • - Fig. 3 is a sectional view along line 3-3 of Figure 2;
  • - Fig. 4 is a sectional view along line 4-4 of Figure 2;
  • - Fig. 5 is a view similar to that of FIG. 4 illustrating a next phase of the method
  • - Fig.6 is a view similar to that of Figure 2 also illustrating a phase of the method according to the invention
  • - Fig. 7 is a sectional view along line 7-7 of Figure 6; - Fig. 8 is a view similar to that of FIGS. 2 to 6 illustrating a last phase of the method;
  • FIG. 9 is a sectional view along line 9-9 of Figure 8.
  • FIG. 10 is a sectional view of the tap hole area of a blast furnace illustrating an alternative embodiment
  • Fig. 11 is a detail view also illustrating another variant.
  • Fig. 1 part of a shield 1 of a blast furnace, in the region of a tap hole 2 of the latter.
  • the part 3 of the shielding which is usually designated by the term "policeman" defines the taphole and around this taphole a cooling enclosure 4 connected to a suitable liquid circuit 5.
  • FIG. 1 There is shown in phantom in this FIG. 1 a flange 6 projecting towards the inside of the blast furnace and which represents the state of the art according to which this flange coming from molding with the gendarme delimits a support surface for blocks of refractory material (not shown) and of which the machining was particularly long and delicate.
  • a support piece 10 for the carbon blocks which is intended to replace the flange made of material shown in FIG. 1.
  • This support piece has a shape corresponding to that of the opening 2 and a dimension slightly greater than the latter, as can be seen in FIG. 2.
  • This part has at its upper part a tab 11 pierced with a hole 12 and which is intended to allow the suspension of this part 10 on a rod 13 welded to the internal wall 3a of the shielding (Fig. 3).
  • the part 10 also carries several lugs 14 directed towards the outside and in which are provided tapped orifices 15 making it possible to receive screws 16 (FIG. 4).
  • the support piece 10 is suspended from the shielding of the blast furnace and can therefore move relative to the latter.
  • the blocks 17 of carbon or other suitable refractory material are then put in place, in their correct position relative to the theoretical center of the blast furnace, which bear against the part 10.
  • the latter then takes its correct position and to maintain it in this position, the screws 16 are moved until they come into abutment against the wall 3a of the shielding.
  • These screws are welded, on the one hand to the shield and on the other hand to the lugs 14 (Fig. 5) to temporarily fix the support piece.
  • the carbon blocks are removed so that the final attachment of the part 10 can be achieved on the shielding.
  • this fixing is carried out by means of sets of shims 18disposed between the part 10 and the shielding and welded to the part and the policeman (Fig. 7).
  • the last operation consists in stuffing the gap between the blocks of refractory material and the shielding by means of a usual material 20 such as adobe.
  • the carbon blocks intended to come to bear on the part 10 have a groove 21 in which this part is fitted.
  • the method and the device are slightly simplified insofar as the use of wedges is eliminated.
  • Tapped holes 31 are formed directly in the support piece, on its face directed towards the shield, and in these holes are engaged screws 32. During the positioning and fixing operation of the support piece with respect to to the shield, these screws are welded to the adjacent wall of the shield and to the support piece. Then, after removing the carbon blocks, the metal strip 19 is welded directly.
  • the heads of the screws 32 are shaped at 33 so as to allow them to be welded to the shielding while allowing the subsequent fixing of the sealing strip 19.
  • a square 34 or similar part allowing the grip of a tightening tool, is provided in an intermediate zone of the screw 32.
  • the precision of the assembly between the carbon blocks and the support piece is improved by the presence of the groove provided in the carbon blocks and the sealing, and consequently the safety, are also found to be substantially this. improved.

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Abstract

Procédé de réparation de la zone des trous de coulée d'un haut fourneau, qui consiste principalement à utiliser une pièce d'appui (10) indépendante du blindage (3) et sur laquelle viennent s'appuyer les blocs (17) de matériau réfractaire. La pièce (10) est tout d'abord positionnée par rapport à ces blocs, puis fixée en position définitive par rapport au blindage (3), après quoi on soude autour de cette pièce (10) et sur le blindage un feuillard assurant l'étanchéité entre ces deux éléments.

Description

Perfectionnement aux hauts fourneaux, dans la zone des trous de coulée.¬
La présente invention concerne les hauts fourneaux et plus particulièrement l'agencement de ces hauts fourneaux dans la zone des trous de coulée.
On sait que dans les hauts fourneaux actuels, la partie du blindage qui entoure le trou de coulée et que l'on appelle communément le gendarme, sert d'appui pour un garnissage interne constitué de blocs de carbone ou autre matériau réfractaire convenable, ces blocs étant agencés suivant une disposition relativement complexe, de façon à assurer l'étanchéité la plus efficace possible du trou de coulée. Pour obtenir cette étanchéité, le gendarme comporte autour du trou de coulée une collerette dirigée vers l'intérieur du haut fourneau et dont la surface d'extrémité sert d'appui pour les blocs de carbone. Comme indiqué précédemment, pour réaliser un bon appui des blocs de carbone et ne pas provoquer de poinçonnage et de rupture du matériau constituant ces blocs et également pour pouvoir supporter les efforts dus à la pression ferrostatique et à la pression des gaz qui règne dans le haut fourneau (cette pression pouvant atteindre 40 à 50 Mpa) , , il est nécessaire que les blocs s'appuient sur le blindage avec une très grande précision, inférieure par exemple à 5/10ème de mm.
Pour obtenir cette précision, il faut procéder à un usinage de la collerette, après mise en place et présentation des blocs de carbone. Cet usinage "sur mesure" de la collerette venue de matière avec le gendarme constitue une opération extrêmement longue et. délicate, qui rend très coûteux les travaux de réfection d'un haut fourneau existant.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé et un dispositif qui permettent de réaliser cette opération beaucoup plus simplement et beaucoup plus rapidement, tout en donnant d'excellents résultats quant à la précision du montage des blocs de carbone et à l'étanchéité obtenue.
L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication ou de réparation d'un haut fourneau, comprenant un blindage délimitant des trous de coulée, et des blocs de matériau réfractaire en appui contre une surface du blindage et obturant ledit trou de coulée, caractérisé en ce qu'on utilise une pièce d'appui indépendante du blindage, on dispose cette pièce d'appui de façon qu'elle puisse être déplacée par rapport au blindage, on met en place les blocs de matériau réfractaire, dans leur position correcte par rapport au centre théorique du haut fourneau, ce qui a pour effet d'amener la pièce d'appui dans sa position correcte par rapport aux blocs de matériau réfractaire, on fixe la pièce d'appui sur le blindage, on retire les blocs de matériau réfractaire, on fixe sur le blindage et la pièce d'appui une bande métallique réalisant l'étanchéité entre ces deux éléments, puis on effectue une opération classique de bourrage de l'intervalle entre le blindage et le matériau réfractaire. Suivant d'autres caractéristiques :
- la pièce d'appui est, dans un premier temps, suspendue par rapport au blindage;
- avant de fixer la pièce d'appui sur le blindage on positionne cette dernière par rapport au blindage au moyen de vis venant en appui sur le blindage;
- on réalise la fixation de la pièce d'appui sur le blindage par l'intermédiaire de cales;
- on réalise la fixation provisoire et/ou définitive de la pièce d'appui par rapport au blindage en soudant les vis d'appui sur le blindage ;
- on prévoit dans les blocs de carbone une rainure dans laquelle vient s'engager une partie de la pièce d'appui. L'invention a également pour objet un agencement de haut fourneau, dans la zone du trou de coulée, comprenant un blindage délimitant une ouverture correspondant au trou de coulée, et un garnissage de blocs de matériau réfractaire obturant de façon étanche cette ouverture en coopérant avec une surface d'appui solidaire du blindage, caractérisé en ce que la surface d'appui est délimitée par une pièce d'appui, indépendante du blindage mais fixée sur ce dernier, une bande métallique fixée sur ladite pièce et sur le blindage assurant l'étanchéité entre ces deux éléments.
Suivant d'autres caractéristiques :
- la pièce d'appui comporte des moyens de suspension par rapport au blindage; - la pièce d'appui porte des moyens réglables permettant de la placer dans une position choisie par rapport au blindage;
- la pièce d'appui est fixée sur le blindage par l'intermédiaire desdits moyens réglables; - la pièce d'appui est fixée sur le blindage par l'intermédiaire de cales soudées;
- la pièce d'appui est encastrée dans une rainure ménagée dans les blocs de matériau réfractaire.
L'invention va être décrite plus en détail cidessous en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel :
- la Fig. 1 représente une vue en coupe verticale du blindage d'un haut fourneau dans la zone d'un trou de coulée; - la Fig. 2 est une vue en élévation à partir de l'intérieur du haut fourneau illustrant une première phase du procédé suivant l'invention;
- la Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2; - la Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2;
- la Fig. 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 illustrant une phase suivante du procédé; - la Fig.6 est une vue analogue à celle de la figure 2 illustrant également une phase du procédé suivant l'invention;
- la Fig. 7 est une vue en coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6; - la Fig. 8 est une vue analogue à celle des figures 2 à 6 illustrant une dernière phase du procédé;
- la Fig. 9 est une vue en coupe suivant la ligne 9-9 de la figure 8;
- la Fig. 10 est une vue en coupe de la zone du trou de coulée d'un haut fourneau illustrant une variante de réalisation;
- la Fig. 11 est une vue de détail illustrant également une autre variante.
On voit sur la Fig. 1 une partie d'un blindage 1 de haut fourneau, dans la zone d'un trou de coulée 2 de ce dernier. Dans cette zone la partie 3 du blindage que l'on désigne habituellement par le terme "gendarme" délimite le trou de coulée et autour de ce trou de coulée une enceinte 4 de refroidissement reliée à un circuit de liquide 5 convenable.
On a représenté en trait mixte sur cette Fig. 1 une collerette 6 en saillie vers l'intérieur du haut fourneau et qui représente l'état de la technique selon lequel cette collerette venue de moulage avec le gendarme délimite une surface d'appui pour des blocs de matériau réfractaire (non représentés) et dont l'usinage était particulièrement long et délicat.
Le procédé et le dispositif suivant l'invention vont être décrits en se référant aux Fig. 2 à 9. On uti lise, selon l'invention, une pièce d'appui 10 pour les blocs de carbone, qui est destinée à remplacer la collerette venue de matière représentée à la Fig. 1. Cette pièce d'appui a une forme correspondant à celle de l'ouverture 2 et une dimension légèrement supérieure à cette dernière, comme cela est visible sur la Fig. 2. Cette pièce comporte à sa partie supérieure une patte 11 percée d'un trou 12 et qui est destinée à permettre la suspension de cette pièce 10 sur une tige 13 soudée sur la paroi interne 3a du blindage (Fig. 3) . La pièce 10 porte également plusieurs pattes 14 dirigées vers l'extérieur et dans lesquelles sont ménagés des orifices taraudés 15 permettant de recevoir des vis 16 (Fig. 4) .
Dans un premier temps la pièce d'appui 10 est suspendue au blindage du haut fourneau et peut donc se déplacer par rapport à ce dernier. On met alors en place, dans leur position correcte par rapport au centre théorique du haut fourneau, les blocs 17 de carbone ou autre matériau réfractaire convenable, qui viennent en appui contre la pièce 10 . Cette dernière prend alors sa position correcte et pour la maintenir dans cette position on déplace les vis 16 jusqu'à les amener en butée contre la paroi 3a du blindage. On soude ces vis, d'une part sur le blindage et d'autre part sur les pattes 14 (Fig. 5) pour fixer provisoirement la pièce d' appui. Puis on retire les blocs de carbone de façon à pouvoir réaliser la fixation définitive de la pièce 10 sur le blindage.
Dans le mode de réalisation représenté aux Fig. 6 à 9, cette fixation est réalisée au moyen de jeux de cales 18disposées entre la pièce 10 et le blindage et soudées sur la pièce et le gendarme (Fig. 7) .
Cette opération étant effectuée, on découpe les pattes 11,14 et les vis 16 etl'on soude à la périphérie de la pièce 10 et sur le blindage une bande de tôle 19 destinée à réaliser l'étanchéité entre ces deux éléments (Fig. 8 et 9). La dernière opération consiste à bourrer l'intervalle entre les blocs de matériau réfractaire et le blindage au moyen d'un matériau habituel 20 tel que du pisé.
Dans la variante représentée aux Fig. 10 et 11, les blocs de carbone destinés à venir en appui sur la pièce 10 comportent une rainure 21 dans laquelle s'encastre cette pièce. De plus, dans la variante représentée à la Fig. 11, le procédé et le dispositif sont légèrement simplifiés dans la mesure où l'on élimine l'utilisation des cales. Des orifices taraudés 31 sont ménagés directement dans la pièce d'appui, sur sa face dirigée vers le blindage, et dans ces orifices sont engagées des vis 32. Lors de l'opération de positionnement et de fixation de la pièce d'appui par rapport au blindage, ce sont ces vis qui sont soudées sur la paroi adjacente du blindage et sur la pièce d'appui. Puis, après retrait des blocs de carbone, on procède directement à l'opération de soudage de la bande de feuillard métallique 19.
Les têtes des vis 32 sont conformées en 33 de façon à permettre leur soudage sur le blindage tout en autorisant la fixation ultérieure du feuillard d'étanchéité 19. De plus, un carré 34 ou partie analogue permettant la prise d'un outil de serrage, est prévu dans une zone intermédiaire de la vis 32. Le procédé et le dispositif suivant l'invention offrent de gros avantages par rapport à la technique antérieure :
- on réalise une excellente étanchéité car la pré¬cision de l'appui entre les blocs de carbone et le pièce
10 est très bonne ;
- le gain de temps réalisé pour une opération complète de réparation est très élevé; ce temps peut, par exemple, être divisé par 10 par rapport aux procédés antérieurs; - ce procédé est par conséquent très économique et les moyens mis en jeu sont simples et peu coûteux;
- dans la variante représentée à la Fig. 11, ce procédé est encore accéléré compte tenu de l'élimination des cales;
- dans le mode de réalisation de la Fig. 10, la précision de l'assemblage entre les blocs de carbone et la pièce d'appui est améliorée par la présence de la rainure prévue dans les blocs de carbone et l'étanchéité, et par conséquent la sécurité, s'en trouvent également sensiblement améliorées.

Claims

- REVENDICATIONS -
1 - Procédé de fabrication ou de réparation d'un haut fourneau, comprenant un blindage (1, 3) délimitant des ouvertures (2) dans la zone des trous de coulée, et des blocs (17) de matériau réfractaire en appui contre une surface du blindage et obturant lesdites ouvertures, caractérisé en ce qu'on utilise une pièce d'appui (10) indépendante du blindage, on dispose cette pièce d'appui de façon qu'elle puisse être déplacée par rapport au blindage, on met en place les blocs de matériau réfractaire, dans leur position correcte par rapport au centre théorique du haut fourneau, ce qui a pour effet d'amener la pièce d'appui dans sa position correcte par rapport aux blocs de matériau réfractaire, on fixe la pièce d'appui (10) sur le blindage (1, 3) , on retire les blocs de matériau réfractaire, on fixe sur le blindage et la pièce d'appui une bande métallique (19) réalisant l'étanchéité entre ces deux éléments, puis on effectue une opération classique de bourrage de l'intervalle entre le blindage et le matériau réfractaire. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'appui (10) est, dans un premier temps, suspendue par rapport au blindage (1, 3) .
3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, avant de fixer la pièce d'appui (10) sur le blindage (1, 3) , on positionne cette dernière par rapport au blindage au moyen de vis (16, 32) venant en appui sur le blindage.
4 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on réalise la fixation provisoire et/ou définitive de la pièce d'appui (10) par rapport au blindage en soudant les vis d'appui (16, 32) sur le blindage.
5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on réalise la fixation de la pièce d'appui (10) sur le blindage par l'inter médiaire de cales (18) .
6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on prévoit dans les blocs de carbone (17) une rainure (21) dans laquelle vient s'engager une partie de la pièce d'appui.
7 - Agencement d'un haut fourneau, dans la zone du trou de coulée, comprenant un blindage (1, 3) délimitant une ouverture (2) correspondant au trou de coulée, et un garnissage de blocs de matériau réfractaire (17) obturant de façon étanche cette ouverture en coopérant avec une surface d'appui solidaire du blindage, caractérisé en ce que la surface d'appui est délimitée par une pièce d'appui (10) , indépendante du blindage mais fixée sur ce dernier, une bande métallique (19) fixée sur ladite pièce et sur le blindage assurant l'étanchéité entre ces deux éléments.
8 - Agencement suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce d'appui (10) comporte des moyens (11, 12) de suspension par rapport au blindage.
9 - Agencement suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce d'appui (10) porte des moyens réglables (16, 32) permettant de la placer et de la maintenir dans une position choisie par rapport au blindage.
10 - Agencement suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la pièce d'appui (10) est fixée sur le blindage par l'intermédiaire desdits moyens réglables (16, 32).
11 - Agencement suivant la revendication 9 , caractérisé en ce que les moyens réglables sont des vis (16) coopérant avec des orifices taraudés (15) ménagés dans des pattes ou oreilles (14) solidaires de la pièce d'appui (10).
12 - Agencement suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens réglables sont des vis (32) coopérant avec des orifices taraudés (31) ménagés dans la pièce d'appui elle-même et débouchant sur la face de cette pièce dirigée vers le blindage (1, 3) . 13 - Agencement suivant l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que la pièce d'appui (10) est fixée sur le blindage par l'intermédiaire de cales soudées (18) .
14 - Agencement suivant l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que la pièce d'appui (10) est encastrée dans une rainure (21) ménagée dans les blocs (17) de matériau réfractaire.
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