Dispositif de chargement d'un four à cuve
La présente invention concerne un dispositif de chargement d'un four à cuve, comprenant deux réservoirs d'éclusage parallèles, qui sont connectés via un caisson de connexion à un dispositif de répartition de matière avec une goulotte rotative et pivotante, qui répartit la charge dans le four à cuve.
État de la technique II existe de nombreux dispositifs de chargement de ce genre qui équipent des hauts fourneaux à travers le monde. Lorsque le premier réservoir d'éclusage est chargé sous pression atmosphérique, le deuxième réservoir d'éclusage, qui est alors sous pression du four, se décharge à travers le caisson de connexion dans un canal central d'alimentation du dispositif de répartition de matière. La goulotte rotative et pivotante répartit la charge sur la surface de chargement. Lorsque le deuxième réservoir d'éclusage est vide, il est isolé du four et mis sous pression atmosphérique pour être rechargé, et le premier réservoir d'éclusage est mis sous pression du four pour alimenter le dispositif de chargement. Aujourd'hui il est connu d'améliorer le fonctionnement d'un haut fourneau en formant dans la charge, autour de l'axe central du haut fourneau, une cheminée de coke. Or, avec les dispositifs de chargement définis ci-dessus, il n'est guère possible de former une telle cheminée de coke, car ces dispositifs ne permettent pas de diriger de façon ciblée de faibles quantités de matière au milieu du four. En effet, le flux de matière sortant des deux réservoirs d'éci u- sage suit normalement une trajectoire désaxée par rapport à l'axe du four, de sorte que l'impact sur la surface de chargement du haut fourneau ne sera pas central. De plus, la formation d'une telle cheminée de coke nécessite d'interrompre le cycle de chargement du haut fourneau pour faire transiter à travers un des deux réservoirs d'éclusage une faible quantité de coke.
Résumé de l'invention
Un objet de la présente invention est de modifier un dispositif de chargement d'un four à cuve du genre défini ci -dessus, de façon à ce qu'on puisse diriger de façon ciblée de faibles quantités de matière au milieu du four. Ce problème est résolu par un dispositif de chargement d'un four à cuve, comprenant un premier réservoir d'éclusage et un deuxième réservoir d'éclusage de contenances sensiblement identiques, qui sont agencés l'un à côté de l'autre symétriquement par rapport à l'axe du four, chacun de ces réservoirs d'éclusage ayant une extrémité inférieure en forme d'entonnoir. Un dispositif de répartition de matière est agencé en-dessous des premier et deuxième réser- voirs d'éclusage, ce dispositif de répartition de matière comprenant un canal d'alimentation coaxial à l'axe du four et une goulotte rotative et pivotante qui est agencée en-dessous du canal d'alimentation et qui est apte à répartir une charge dans le four à cuve. Le dispositif de chargement comprend de plus un caisson de connexion agencé verticalement entre le dispositif de répartition de matière et les premier et deuxième réservoirs d'éclusage, le caisson de connexion comprenant un raccord de connexion central inférieur qui est raccordé au canal d'alimentation du dispositif de répartition de matière, ainsi que deux raccords de connexion supérieurs qui sont agencés symétriquement par rapport à l'axe du canal d'alimentation, et auxquels sont raccordées les extrémités inférieures en forme d'entonnoir des premier et deuxième réservoirs d'éclusage. Selon un aspect important de l'invention, le dispositif de chargement comprend un raccord de connexion supplémentaire sur le caisson de connexion qui est agencé dans l'axe du four entre les deux raccords de connexion supérieurs et en particulier un troisième réservoir d'éclusage avec une contenance sensiblement plus faible que les premier et deuxième réservoirs d'éclusage. Ce troisième réservoir d'éclusage a une partie inférieure qui est agencée dans le prolongement de l'axe du canal d'alimentation du dispositif de répartition de matière entre les extrémités inférieures en forme d'entonnoir des premier et deuxième réservoirs d'éclusage, et qui y est raccordée au raccord de connexion supplémentaire du caisson de connexion. Un tel dispositif
de chargement permet de former avec une matière de chargement, notamment du coke, de manière ciblée une cheminée centrale au milieu de la charge du four à cuve. En particulier, on élimine la nécessité d'utiliser le premier ou deuxième réservoir d'éclusage à cette fin et par conséquent les inconvénients y reliés. Dans une exécution préférée, le troisième réservoir d'éclusage a une partie supérieure qui s'étend obliquement vers le haut pour sortir entre les premier et deuxième réservoirs d'éclusage. Cette partie supérieure se termine de préférence par un caisson de clapet d'étanchéité agencé latéralement des premier et deuxième réservoirs d'éclusage. La partie inférieure du troisième réservoir d'éclusage est avantageusement prolongée vers le bas par un entonnoir de décharge qui est co-axial à l'axe du canal d'alimentation du dispositif de répartition de matière et qui est intégré dans le caisson de connexion. De préférence, cet entonnoir de dé- charge est équipé d'un clapet de retenue de matière et d'un clapet d'étanchéité inférieur. Dans une exécution avantageuse, un réservoir de pesage est agencé latéralement des premier et deuxième réservoirs d'éclusage et connecté en amont du troisième réservoir d'éclusage. La connexion du réservoir de pesage au troisième réservoir d'éclusage est préferablement réalisée par un extracteur horizontal. A cette fin, on choisit de préférence un extracteur vibratoire. Dans une autre exécution avantageuse, le dispositif de chargement comprend en outre un dispositif de transport apte à transporter la charge au-dessus des premier et deuxième réservoirs d'éclusage; un dispositif d'alimentation de ces réservoirs, qui est apte à diriger un flux de matière tombant du dispositif de transport soit dans le premier réservoir d'éclusage, soit dans le deuxième réservoir d'éclusage. De plus, il comprend un réservoir de pesage agencé latéralement des premier et deuxième réservoirs d'éclusage, un conduit d'alimentation du réservoir de pesage et, en particulier, une rigole associée au conduit d'alimentation. Cette rigole étant déplaçable entre une position opérationnelle, dans laquelle elle intercepte le flux de matière tombant du dispositif de
transport pour le diriger dans le conduit d'alimentation du réservoir de pesage, et une position de garage dans laquelle elle est à l'écart du flux de matière tombant du dispositif de transport. De préférence, cette rigole est une rigole pivotante connectée avec une extrémité au conduit d'alimentation du réservoir de pesage. L'invention concerne également un procédé de chargement d'un four à cuve permettant de former une cheminée centrale dans la charge du four. Ce procédé utilise un dispositif selon l'invention tel que décrit ci-dessus. Dans ce procédé on répartit, à l'aide de la goulotte rotative et pivotante, une charge stockée dans les premier et deuxième réservoirs d'éclusage sur une surface de chargement du four à cuve, on stoppe régulièrement l'alimentation du four à cuve à partir de ces réservoirs, on amène la goulotte rotative et pivotante dans une position approximativement verticale et on vide ensuite le contenu du troisième réservoir d'éclusage dans la partie centrale du four à cuve. Dans le cas où le dispositif de chargement comprend extracteur horizontal et un réservoir de pesage tels que décrits ci-dessus, on charge de préférence, à l'aide du extracteur horizontal, une quantité prédéterminée de matière du réservoir de pesage dans le troisième réservoir d'éclusage. Dans ce procédé on conçoit avantageusement un programme de charge- ment pour alimenter les premier et deuxième réservoirs d'éclusage avec des batchs successifs de matière et on intercale de temps en temps entre deux batchs de matière destinés au premier ou deuxième réservoir d'éclusage un batch de coke qui va alimenter le troisième réservoir d'éclusage.
Brève description des dessins
Une exécution préférée de la présente invention est décrite sur base des dessin annexés, dans lesquels:
Fig. 1: est une coupe montrant un dispositif de chargement d'un four à cuve, le plan de coupe étant vertical et passant par l'axe du four; et
Fig. 2: est une coupe brisée montrant le dispositif de la Fig. 1, le plan de coupe étant identifié par la ligne 2-2' sur la Fig. 1.
Description d'une exécution préférée
Le dispositif de chargement 10 montré à titre d'exemple sur les figures équipe un gueulard 12 d'un haut fourneau 14. La référence 15 identifie l'axe central de ce haut fourneau 14. Ce dispositif de chargement 10 comprend, de façon connue en soi, un premier réservoir d'éclusage 16 et un deuxième réservoir d'éclusage 16', qui ont des contenances sensiblement identiques, normalement de l'ordre de plusieurs dizaines de m3. Sur la Fig. 2 on voit que ces réservoirs d'éclusage 16, 16' sont agencés l'un à côté de l'autre, symétriquement par rapport à l'axe central 15 du haut fourneau. Chacun de ces réservoirs d'éclusage 16, 16' a une extrémité inférieure 18, 18' en forme d'entonnoir. La référence 20 identifie globalement un dispositif de répartition de matière qui est agencé en-dessous des deux réservoirs d'éclusage 16, 16'. Ce dispositif de répartition de matière comprend, de façon connue en soi, un canal d'alimentation 22 coaxial à l'axe central 15 du haut fourneau 14 et une goulotte rotative et pivotante 24. Cette dernière est agencée en-dessous du canal d'alimentation 22 et peut tourner autour de l'axe central 15 du haut fourneau 14 et pivoter autour d'un axe de suspension 26 sensiblement horizontal, de façon à pouvoir répartir la charge à travers le gueulard 12 sur la surface de chargement (non montrée) du haut fourneau 14. Un caisson de connexion 30 est agencé verticalement entre le dispositif de répartition de matière 20 et les deux réservoirs d'éclusage 16, 16'. Il comprend, de façon connue en soi, un raccord de connexion central inférieur 32, qui est raccordé au canal d'alimentation 22 du dispositif de répartition de matière 20, et deux raccords de connexion supérieurs 34, 34' qui sont agencés symétri- quement par rapport à l'axe du canal d'alimentation 22 et auxquels sont raccordées les extrémités inférieures 18, 18' en forme d'entonnoir des deux réservoirs d'éclusage 16, 16'. La partie supérieure 36 du caisson de connexion 30 comprend pour chacun des deux réservoirs d'éclusage 16, 16' un clapet de matière 38, 38', servant à interrompre et doser le flux de matière, et un clapet d'étanchéité inférieur 40, 40', servant à rendre étanche le réservoir d'éclusage
16, 16' par rapport au haut fourneau 14. Reste à noter qu'un clapet d'étanchéité supérieur, servant à rendre étanche le réservoir d'éclusage 16, 16' par rapport à l'atmosphère, est monté dans l'extrémité supérieure 42, 42' de chaque réservoir d'éclusage 16, 16' et n'est pas montré sur les figures. La référence 50 identifie globalement un dispositif de transport transportant la charge au-dessus des deux réservoirs d'éclusage 16, 16'. Il s'agit ici d'une bande transporteuse 52 dont l'extrémité supérieure aboutit dans un caisson de déversement 54 agencé dans l'axe central 15 du haut fourneau 14 au-dessus des deux réservoirs d'éclusage 16, 16'. Le caisson de déversement 54 est connecté via un dispositif d'alimentation 56 à l'extrémité supérieure de chaque réservoir d'éclusage 16, 16'. Ce dispositif d'alimentation 56 comprend une goulotte basculante 58 apte à diriger un flux de matière qui tombe de la bande transporteuse 52, soit dans le premier réservoir d'éclusage 16, soit dans le deuxième réservoir d'éclusage 16'. Tous les éléments décrits ci-dessus font partie d'une installation de chargement selon l'état de la technique. Un premier élément nouveau est un troisième réservoir d'éclusage 60 avec une contenance sensiblement plus faible que les deux réservoirs d'éclusage 16, 16' (Il a normalement une contenance de quelques m3 seulement). Ce troisième réservoir d'éclusage 60 a une partie inférieure 62, qui est agencée dans un vide 64 entre les extrémités inférieures 18, 18' en forme d'entonnoir des deux réservoirs d'éclusage 16, 16'. Cette partie inférieure 62 du troisième réservoir d'éclusage 60 est sensiblement co-axiale à l'axe du canal d'alimentation 22 du dispositif de répartition de matière 20. Elle est raccordée à un raccord de connexion supplémentaire 66 du caisson de connexion 30, qui est agencé entre les deux raccords de connexion supérieurs 34, 34', de façon à être co-axial à l'axe du canal d'alimentation 22 du dispositif de répartition de matière 20. Le troisième réservoir d'éclusage 60 a en outre une partie supérieure 68, qui s'étend obliquement vers le haut pour sortir du vide 64 entre les deux réservoirs d'éclusage 16, 16'. La partie supérieure 68 du troisième réservoir d'éclusage 60 se termine par un caisson de clapet d'étanchéité 70 agencé latéralement des deux réservoirs d'éclusage 16, 16'. Vers le bas, la partie inférieure 62 du troisième réservoir d'éclusage 60 est prolongée
par un entonnoir de décharge 72, qui est co-axial à l'axe du canal d'alimentation 22 du dispositif de répartition de matière 20 et qui est intégré dans le caisson de connexion 30. L'entonnoir de décharge 72 est équipé d'un clapet de retenue de matière 74 et d'un clapet d'étanchéité inférieur 76. Le caisson de clapet d'étan- chéité 70 est équipé d'un clapet d'étanchéité supérieur 78. Un autre élément nouveau est un réservoir de pesage 80 qui est agencé latéralement des deux réservoirs d'éclusage 16, 16'. Il est monté à l'aide de cellules de pesage 82, 82' sur une structure de support 84, de façon à ce qu'on puisse à chaque moment déterminer son poids. Un extracteur horizontal 86 connecte le réservoir de pesage 80 au troisième réservoir d'éclusage 60. Il s'agit de préférence d'un extracteur vibratoire, mais on pourrait également utiliser une bande transporteuse ou une vis sans fin. Cet extracteur 82 permet de décharger de façon contrôlée une quantité prédéterminée de matière du réservoir de pesage 80 dans le troisième réservoir d'éclusage 60. Pour inclure l'extracteur 82 dans le système de pesage du réservoir de pesage 80, l'extracteur 82 est avantageusement supporté de façon rigide par le rése rvoir de pesage 80 et libre de se déplacer verticalement par rapport au réservoir d'éclusage 60. A cette fin, l'ouverture de sortie de l'extracteur 82 est de préférence connectée par un compensateur axial au caisson de clapet d'étanchéité 70 du réservoir d'éclusage 60. Le réservoir de pesage 80 est lui-même alimenté à travers un conduit d'alimentation 88 qui aboutit dans le caisson de déversement 54 de la bande transporteuse 52. Une rigole pivotante 90 est connectée au conduit d'alimentation 88 dans le caisson de déversement 54. Elle peut être pivotée entre une position opérationnelle (montrée en traits pleins sur la Fig. 1), dans laquelle elle intercepte le flux de matière 60 tombant de la bande transporteuse 52 pour le diriger dans le conduit d'alimentation 88 du réservoir de pesage 80, et une position de garage (montrée en traits interrompus sur la Fig. 1), dans laquelle elle est à l'écart du flux de matière 60 tombant de la bande transporteuse 52. Le dispositif de chargement d'un four à cuve 10 décrit permet de répartir, de façon connue en soi, une charge stockée dans les réservoirs d'éclusage 16,
16' à l'aide de ladite goulotte 24 sur la surface de chargement du haut fourneau 14. Si on veut former dans la charge, autour de l'axe central 15 du haut fourneau 14 une cheminée de coke, on interrompt régulièrement l'alimentation du haut fourneau 14 à partir des réservoirs d'éclusage 16, 16', et on amène la goulotte 24 dans une position approximativement verticale (cf. Fig. 2). Il est important que le bord extrême de la goulotte 24 ne se trouve pas dans la trajectoire du jet de matière. Ensuite, on vide le contenu du troisième réservoir d'éclusage 60 dans la partie centrale du haut fourneau 14, avant de recommencer l'alimentation du haut fourneau 14 à l'aide des réservoirs d'éclusage 16, 16' et de la goulotte 24. Le troisième réservoir d'éclusage 60 est rechargé à l'aide de l'extracteur horizontal 86, qui permet de charger avec grande précision une quantité prédéterminée de coke du réservoir de pesage 80 dans le troisième réservoir d'éclusage 60. Dans le programme de chargement des réservoirs d'éclusage 16, 16' on intercale de temps en temps un batch de coke qui va alimenter le réservoir de pesage 80, pour le chargement central. Il convient de noter que ceci ne nécessite cependant pas d'interrompre le cycle de chargement du haut fourneau 14 par le premier ou deuxième réservoir d'éclusage 16, 16' respectivement.