Haut fourneau. Appareil, principe de fonctionnement et finalité. Conception et principe de fonctionnement des hauts fourneaux Température dans un haut fourneau

Malgré le grand nombre de matériaux synthétiques et polymères répandus dans l'industrie moderne et dans la vie quotidienne, l'utilisation d'alliages de fer n'est pas inférieure à la paume. Les pièces, mécanismes, outils et autres composants les plus critiques sont constitués de différentes qualités et types de métaux qui possèdent les propriétés nécessaires pour résoudre les tâches assignées. Les recherches actives pour un remplacement complet des alliages métalliques n'ont pas encore abouti, car la différence dans les propriétés des matériaux est trop grande. Le développement de la métallurgie ne s'arrête pas ; de nouvelles technologies et méthodes de production de matériaux durs et à haute résistance apparaissent. Dans le même temps, les anciennes méthodes traditionnelles de fusion des métaux, élaborées au fil des siècles et étudiées en détail par de nombreuses générations de métallurgistes, n'ont pas été oubliées. Considérons la conception d'un haut fourneau - l'une des conceptions les plus anciennes pour la production de fonte de fonderie, qui est activement utilisée à ce jour.

Histoire

La nécessité d’améliorer la technologie de fusion du fer est apparue il y a longtemps. Les minerais à bas point de fusion, situés presque à la surface de la terre, n'avaient pas de gros volumes et étaient rapidement consommés. La technique de fusion existante était intenable et ne permettait pas de travailler avec des minerais réfractaires. Il est nécessaire d'améliorer l'équipement et la technologie existants. Tout d’abord, il a fallu augmenter la taille des fours et renforcer considérablement le mode de pressurisation.

Les premières mentions de structures similaires aux hauts fourneaux ont été trouvées en Chine. Ils remontent au IVe siècle. En Europe, l'apparition des hauts fourneaux remonte au XVe siècle ; avant cela, on utilisait des fours dits de soufflage de fromage. Le prédécesseur immédiat du haut fourneau était la forge catalane, qui utilisait des techniques technologiques proches de la méthode de production du haut fourneau. Ses traits distinctifs étaient :

Processus d'alimentation en charge continue ;
Utilisation de puissantes unités d'alimentation en air à entraînement hydraulique.

Haut fourneau du 14ème siècle

Le volume de la forge catalane n'était que de 1 m³, ce qui ne permettait pas d'obtenir de gros volumes de produits. Au XIIIe siècle, le Stutofen, une version agrandie et améliorée du clairon catalan, est créé dans la principauté européenne de Styrie. Il mesurait environ 3,5 m de hauteur et comportait deux ouvertures technologiques : celle du bas pour l'alimentation en air, celle du haut pour l'extraction du kritsa (fer brut). Stukofen produisait trois types de produits semi-finis en fer :

Acier;
Fonte malléable;
En fonte.

La différence entre eux résidait dans la teneur en carbone - la majeure partie se trouvait dans la fonte (plus de 1,7 %), dans l'acier, elle était inférieure à 1,7 % et dans la fonte malléable, la teneur était de 0,04 %. Le niveau élevé de teneur en carbone a été évalué négativement, car la fonte ne peut pas être forgée, soudée et il est difficile d'en fabriquer des armes.

C'est important! Initialement, la fonte était classée comme déchet industriel car elle ne pouvait pas être forgée. Les attitudes à son égard n'ont changé qu'après le début de la fusion secondaire, qui a commencé à se faire en raison d'une pénurie de minerais fusibles. Le fer transformable obtenu à partir de la fonte était de meilleure qualité, ce qui incitait à étendre le processus de conversion.

Une nouvelle expansion de la capacité et l'amélioration de la technologie ont donné lieu à l'émergence du blaufen, qui mesurait déjà environ 5 à 6 m de haut, capable de fondre simultanément de la fonte et du fer. Il s’agissait déjà pratiquement d’un haut fourneau, quoique de conception un peu plus petite et simplifiée. Un processus en deux étapes a été établi, la première étape étant la production de fonte et la seconde la fusion du fer sous pression accrue.

L'apparition des premiers hauts fourneaux en Europe remonte à la fin du XVe siècle. Presque immédiatement, des conceptions similaires sont apparues en Angleterre et aux États-Unis, les premiers hauts fourneaux ont été créés beaucoup plus tard, en 1619. Le premier haut fourneau de Russie a été construit par A. A. Vinius dans son usine de Toula. Le processus comprenait les étapes suivantes :

Placer la fonte devant la bouche, fondre et drainer la fonte vers le bas.

Perte d'un peu de carbone lors du passage à proximité des tuyères.

Fourniture du fer obtenu à la buse, un puissant coup de pouce, au cours duquel l'excès de carbone a brûlé et le fer doux s'est déposé au fond.

Le fer était retiré du fond de la forge et forgé, éliminant les scories liquides et compactant les racleurs. Avec cette méthode, le rendement en fer fini était d'environ 92 % du poids initial de la fonte et sa qualité dépassait largement celle d'un produit critique.

La crise du carburant est devenue un problème sérieux. Le charbon de bois était utilisé pour fondre le minerai, ce qui entraînait la destruction des forêts. Le problème a pris de telles proportions que le métal a été importé en Angleterre depuis l’Europe, puis depuis la Russie, pendant deux siècles. Il s’est avéré que la forêt pousse plus lentement qu’elle ne brûle. Les tentatives d'utilisation du charbon ont montré qu'il contient une grande quantité de soufre, ce qui réduit considérablement la qualité du métal. De nombreuses expériences ont été réalisées, mais sans succès.

C'est intéressant! La solution n'a été trouvée qu'en 1735 par le métallurgiste anglais A. Derby II, qui a trouvé un moyen de convertir le charbon en coke. Depuis lors, le problème du carburant a été surmonté et le procédé a reçu un nouvel élan de développement.

La découverte révolutionnaire suivante fut le chauffage de l'air utilisé pour la suralimentation. Il a permis de réduire significativement la consommation de charbon jusqu'à 36 %. Il existe des exigences particulières concernant la qualité du métal en termes de teneur en manganèse, silicium et phosphore. La technologie et la conception des fours ont été améliorées et complétées, arrivant peu à peu à un aspect moderne.

Conception et principe de fonctionnement

Le haut fourneau est une structure verticale de type puits, ressemblant à un cône, s'étendant vers le bas. La hauteur du four peut atteindre 70 m, le volume utile est de 2700 m³. La productivité journalière d'un haut fourneau de cette taille atteint 5 000 tonnes de fonte. La principale caractéristique du fonctionnement des hauts fourneaux est la continuité du processus. Les travaux sont effectués 24 heures sur 24 et ne s'arrêtent qu'après la révision ou le démontage du four, ce qui peut prendre de 3 à 15 ans. Si le travail est arrêté et que le poêle est laissé sans combustible, il se produira ce que l'on appelle la « contamination », la solidification des matériaux à l'intérieur. Il est impossible de redémarrer un four arrêté de façon anormale. Cette spécificité oblige les spécialistes à se soucier constamment du maintien du mode de fonctionnement de l'installation, mais leur permet également d'obtenir une productivité maximale.

Matériel nécessaire à la mise en œuvre du procédé de haut fourneau :

Coke de charbon (carburant);
Minerai de fer (aggloméré, pellets) ;
Flux (sable, calcaire et autres matériaux nécessaires qui organisent la remontée des scories vers le haut).

Il existe très peu de gisements de minerai de fer dont la qualité permet de l'utiliser dans le processus de fusion sans prétraitement, dans le monde. Par conséquent, dans la plupart des cas, des matières premières spécialement préparées sont utilisées - des agglomérats ou des pellets, qui sont des morceaux de minerai enrichi. Ils se présentent sous la forme de granulés ronds (granulés) ou de particules de forme irrégulière (agglomérats) mesurant 2 à 5 cm.

Schéma de conception du haut fourneau

La conception du four est une tour verticale massive, bordée de briques réfractaires (réfractaires) à l’intérieur. Il est installé sur une fondation solide, élevée au-dessus du niveau zéro jusqu'à une certaine hauteur. La partie supérieure résistante à la chaleur de la base est appelée moignon. Le sommet de la fondation comporte une plate-forme horizontale - une plate-forme qui supporte toutes les charges dynamiques et thermiques et est donc refroidie par eau. Le four est protégé de l'extérieur par un boîtier métallique durable dont l'épaisseur est de 4 à 6 cm.

L'intérieur du four est une tour en forme de cône composée de plusieurs sections :

Le mien (ou pouf). La partie en forme de cône de la tour, s'étendant progressivement vers le bas.
Râpe. La partie la plus large (au milieu) de la tour, dans laquelle commencent les processus de formation de scories et de fusion des matières premières. La température dans cette zone varie de 1400°.
Épaules. Section relativement courte en forme de cône, se rétrécissant vers le bas. C’est là que se produit la fusion finale du métal. La température dans cette zone est de 1 600 à 1 900°.
Corne. La partie inférieure de la tour où se trouvent les trous d'alimentation en air (tuyères). Les coulées de fonte et de laitier (trous de libération de la fonte et des scories) s'y trouvent également. Le bas de la forge est la partie supérieure de la fondation (bas).

À l'aide d'un appareil de remplissage, le mélange et le flux sont introduits dans le four. Au fur et à mesure que la fonte et les scories fondent et sont éliminées, les matériaux tombent et de nouvelles portions prennent leur place. Les gaz formés lors des processus chimiques sont évacués par des pipelines situés dans la partie supérieure de la tour. Ils ont une température élevée et sont utilisés pour chauffer le flux frais entrant dans le haut fourneau pour le pressuriser. Le chauffage est effectué dans des cowpers - des installations qui aspirent de l'air frais, de la chaleur dans des échangeurs de chaleur et fournissent de l'air chaud au four.

Schémas de haut fourneau

La conception des hauts fourneaux et le processus de fusion sont pratiquement les mêmes dans tous les pays et ne présentent pas de différences fondamentales. Mais il existe différents schémas de structures porteuses qui ont leurs propres caractéristiques et spécificités.

Caractéristiques des schémas de différentes conceptions de fours

Régime écossais (a). Le foyer est monté sur des structures de support spéciales appelées colonnes principales. En règle générale, leur nombre correspond au nombre de tuyères. Ceci est fait pour faciliter l'utilisation et l'entretien des trous d'alimentation en air. Si vous utilisez d'autres options de placement, les tuyères devront être placées de manière inégale, ce qui affectera le mode de pressurisation et la qualité globale du métal. L'inconvénient de ce schéma est la possibilité de transmettre les vibrations des dispositifs de chargement à la structure du four. En outre, il existe des difficultés à effectuer des réparations ou des reconstructions urgentes. Dans le même temps, un tel poêle est moins cher et moins lourd, ce qui réduit le temps de construction.
Allemand (b). Le foyer est installé sur ses propres supports (colonnes). Cela améliore la qualité du service de forge, mais crée la possibilité de contraintes excessives dans la zone des épaules en raison des charges dues au poids de la tour. Le renforcement de la structure crée des problèmes d'accès aux épaules, ce qui affecte le mode et la qualité du travail.
Combiné (c). Dans cette version, la contrainte sur les épaules est réduite, mais cela se fait au détriment d'un entretien plus complexe de la section foyer. Dans le même temps, ce système garantit une résistance élevée du boîtier, qui continue de fonctionner efficacement même en présence de fissures visibles. Cette caractéristique du circuit est appréciée par les spécialistes travaillant avec des matières premières à fort pourcentage de zinc. Cela crée une pression excessive sur les murs de la tour, augmentant ainsi la fréquence des réparations majeures.
Japonais (g). Les structures porteuses sont constituées de 6 colonnes équipées de supports. Malgré la capacité portante accrue, il existe des inconvénients notables - le déséquilibre de charge augmente le poids des supports, le diamètre du conduit d'air est augmenté par rapport à d'autres options de conception, ce qui contribue à une augmentation des charges sur l'équipement de tuyère. Un inconvénient supplémentaire est la difficulté d'organiser le transport au sol dans la zone de la forge.
Américain (d). Le schéma se distingue par la présence de 4 colonnes porteuses. Les avantages sont une réduction des vibrations qui se produisent lors du fonctionnement des mécanismes de chargement, ainsi qu'un accès considérablement amélioré à la zone du trou de coulée et de la tuyère.

Ces systèmes ont été développés et améliorés dans des conditions différentes, ce qui a entraîné l'apparition de certaines différences dans la conception. Cependant, tous fonctionnent avec succès et produisent des produits de haute qualité.

Haut fourneau bricolage

Fabriquer soi-même un haut fourneau semble à première vue une idée ridicule. Il est peu probable que quiconque ait l'idée d'organiser un atelier métallurgique miniature sur son site. Il y a plusieurs raisons à cela:

Manque de matières premières. Il ne reste que deux gisements riches en minerai dans le monde : au Brésil et en Australie. Il est presque impossible d'acheter des pellets ou des agglomérés - ils ne sont pas disponibles à la vente gratuite, tous les approvisionnements passent par les bourses de matières premières et s'élèvent à des milliers de tonnes.
Il est impossible d'obtenir l'autorisation de construire une installation de production métallurgique miniature. La métallurgie des métaux ferreux est une source de problèmes environnementaux importants, c'est pourquoi aucun fonctionnaire ne se risquerait à autoriser une telle entreprise.
Les voisins inonderont toutes les autorités de plaintes, car la fumée et les émanations constantes rendront leur vie insupportable.

Seules les raisons les plus élémentaires sont indiquées ; en réalité, il y en a bien d’autres. L'utilisation d'un haut fourneau pour la production de métaux dans une maison privée est exclue.

Cependant, si vous prenez en compte les spécificités du haut fourneau, notamment le mode de combustion continue, vous pouvez alors l'utiliser pour chauffer des pièces. Il s'agit d'une solution efficace pour fournir de la chaleur aux locaux résidentiels et commerciaux - un garage, des serres, des bâtiments auxiliaires, etc. Contrairement à un poêle à combustible solide conventionnel, où le combustible doit être chargé fréquemment et où le rendement est assez faible, le haut fourneau assure même combustion lente du matériau en 15 à 20 heures. Ceci est obtenu grâce à l'apport d'air limité, qui ne permet pas au carburant de brûler activement et prolonge le processus sur une longue période.

Vous pouvez fabriquer vous-même un haut fourneau

Le four est généralement constitué d'un fût en métal. Découpez soigneusement le fond (cela sera nécessaire plus tard), installez le canon sur une fondation préfabriquée. Le cercle coupé est renforcé par des sections de canal pour ajouter plus de poids – il appuiera sur le carburant, favorisant un placement compact et une combustion lente efficace. Ils découpent un trou pour la cheminée, généralement un tuyau d'un diamètre de 10 cm suffit.Ensuite, vous devez découper un couvercle pour le baril dans une tôle, car le fond est déjà utilisé comme pression pour le carburant. Un cercle de taille appropriée est découpé et soigneusement soudé au canon. Cela fait également un trou pour le tuyau. Un trou est percé au fond du baril pour la porte à travers laquelle le carburant sera ajouté. Vous pouvez créer une porte supplémentaire en dessous pour éliminer les cendres.

La cheminée est soudée sur le dessus, la longueur de sa partie droite (jusqu'au premier coude) doit dépasser le diamètre du fût (idéalement beaucoup plus grand). Pendant le fonctionnement, le poêle devient très chaud, c'est pourquoi de nombreuses personnes le recouvrent de briques ou créent un écran réfléchissant la chaleur. Le mode de fonctionnement optimal est trouvé expérimentalement. Des mesures de sécurité incendie doivent être respectées, idéalement, une pièce séparée sans objets inflammables devrait être réservée à un tel poêle.

Vidéo : la naissance de l'acier

Le haut fourneau est l’un des modèles les plus anciens et les plus éprouvés. Son efficacité a été testée par le temps, les méthodes et techniques technologiques ont été soigneusement étudiées et testées. Les capacités du haut fourneau sont telles que le fonctionnement de tels dispositifs durera très longtemps, les conceptions et les technologies seront améliorées.

La fonte est fondue dans des hauts fourneaux, qui sont des fours à cuve. L'essence du processus de production de fonte dans les hauts fourneaux est la réduction des oxydes de fer contenus dans le minerai avec des agents réducteurs gazeux (CO, H2) et solides (C) formés lors de la combustion du combustible dans le four.

Le processus de fusion dans le haut fourneau est continu. Les matières premières (aggloméré, pellets, coke) sont chargées dans le four par le haut, et l'air chauffé et le combustible gazeux, liquide ou pulvérisé sont fournis vers la partie inférieure. Les gaz issus de la combustion du carburant traversent la colonne de charge et lui donnent leur énergie thermique. La charge descendante est chauffée, réduite puis fondue. La majeure partie du coke est brûlée dans la moitié inférieure du four, fournissant une source de chaleur, et une partie du coke est utilisée pour réduire et carburer le fer.

Un haut fourneau est une unité puissante et hautement productive qui consomme une énorme quantité de matériaux. Un haut fourneau moderne consomme environ 20 000 tonnes de charge par jour et produit environ 12 000 tonnes de fonte chaque jour.

Pour garantir l'approvisionnement et la libération continus d'aussi grandes quantités de matériaux, il est nécessaire que la conception du four soit simple et fiable en fonctionnement sur une longue période de temps. L'extérieur du haut fourneau est enfermé dans une enveloppe métallique soudée à partir de tôles d'acier de 25 à 40 mm d'épaisseur. À l'intérieur du boîtier se trouve un revêtement réfractaire, refroidi dans la partie inférieure du four à l'aide de réfrigérateurs spéciaux - des boîtes métalliques à l'intérieur desquelles circule l'eau. En raison du fait qu'une grande quantité d'eau est nécessaire pour refroidir le four, certains fours utilisent le refroidissement par évaporation, dont l'essence est que plusieurs fois moins d'eau est fournie aux réfrigérateurs qu'avec la méthode habituelle. L'eau chauffe jusqu'à ébullition et s'évapore rapidement, absorbant une grande quantité de chaleur.

Le contour interne de la section verticale d’un haut fourneau est appelé profil du four. L'espace de travail du four comprend :

foyer;
le mien;
vapeur;
épaules;
corne

Kolochnik

Il s'agit de la partie supérieure du haut fourneau, à travers laquelle les matériaux de charge sont chargés et le haut fourneau ou le gaz de gueulard est évacué. La partie principale du dispositif de haut fourneau est l’appareil de remplissage. La plupart des hauts fourneaux sont équipés de dispositifs de chargement à double cône. En position normale, les deux cônes sont fermés et isolent de manière fiable l'intérieur du four de l'atmosphère. Après avoir chargé la charge dans l'entonnoir de réception, le petit cône est abaissé et la charge tombe sur le grand cône. Le petit cône se ferme. Une fois que la quantité spécifiée de charge a été collectée sur le grand cône, le grand cône est abaissé avec le petit cône fermé et la charge est versée dans le four. Après cela, le grand cône se ferme. Ainsi, l'espace de travail du haut fourneau est définitivement scellé.

Les matériaux de charge sont généralement introduits dans la gorge du four par un côté. En conséquence, une pente se forme dans l'entonnoir d'un petit cône. Le fonctionnement à long terme d'un haut fourneau avec un niveau de charge asymétrique est inacceptable. Pour éliminer ce phénomène, l'entonnoir récepteur et le petit cône sont rendus rotatifs. Après le chargement de la charge, l'entonnoir et le cône tournent d'un angle multiple de 60, grâce à quoi, après le déchargement de plusieurs aliments, les irrégularités sont complètement éliminées.

Les fours modernes peuvent installer des dispositifs de charge de conception plus complexe. Au lieu d'un grand cône, une goulotte rotative est installée dont l'angle peut être ajusté. Cette conception permet de modifier l'emplacement de l'alimentation en matériau en fonction du diamètre du plateau.

Au cours du processus de fusion dans le haut fourneau, une grande quantité de gaz se forme et est évacuée de la partie supérieure du four. Ce type de gaz est appelé gaz de qualité. Le gaz contient des composants inflammables CO et H2 et est donc utilisé comme combustible gazeux dans la production métallurgique. De plus, en passant à travers la colonne de charge, le gaz capture de petites particules de matériaux contenant du fer, formant ce qu'on appelle les poussières de combustion. La poussière est collectée dans des purificateurs de gaz spéciaux et utilisée comme additif à la charge lors de l'agglomération ou de la production de pellets.

Le mien

La cuve représente la majeure partie de la hauteur et du volume total du four. Le profil de l'arbre, qui est un cône tronqué s'étendant vers le bas, assure un abaissement et un relâchement uniformes des matériaux de charge. La hauteur importante du puits permet le traitement thermique et chimique des matériaux par montée de gaz chauds.

Raspar

Il s'agit de la partie cylindrique médiane de l'espace de travail du four, ayant le plus grand diamètre. La cuisson à la vapeur crée une augmentation supplémentaire du volume du four et élimine les éventuels retards dans la charge des matériaux.

Épaules

Il s'agit d'une partie du profil du four située sous la chambre de vapeur et est un cône tronqué dont la large base fait face à la chambre de vapeur. La conicité inverse des épaulements correspond à une diminution du volume de matières fondues lors de la formation de la fonte et des scories.

Corne

Il s’agit de la partie cylindrique inférieure du four où sont effectués les processus de haut fourneau à haute température. Dans le four, du coke est brûlé et du gaz de haut fourneau se forme, une interaction entre les phases liquides, une accumulation de produits de fusion liquides (fonte et scories) et leur libération périodique du four se produisent. La forge est constituée d'une partie supérieure ou tuyère et d'un récepteur inférieur ou métallique. Le bas du récepteur métallique s'appelle floconneux.

Au fond du foyer se trouvent des trous de coulée en fonte et en scories, qui sont des trous permettant de libérer la fonte et les scories. Une fois la fonte libérée, le trou de coulée est fermé avec une masse réfractaire spéciale à l'aide d'un soi-disant pistolet, qui est un cylindre avec un piston. Avant d'ouvrir le trou de coulée en fonte, le pistolet est rempli de masse réfractaire du trou de coulée. Après la fin de la production de fonte, le pistolet est amené au trou de coulée et, à l'aide d'un mécanisme à piston, la masse du trou de coulée est expulsée du pistolet et remplit le canal du trou de coulée. Pour ouvrir un trou de coulée en fonte, une perceuse spéciale est utilisée, qui perce un trou dans la masse du trou de coulée à travers lequel la fonte est libérée.

Les trous de coulée de laitier sont situés à une hauteur de 1 500 à 2 000 mm du niveau du trou de coulée en fonte et sont fermés à l'aide d'un bouchon à laitier, qui est une tige d'acier avec une pointe. La fonte et les scories sortant du haut fourneau sont dirigées via des goulottes vers des poches de fonte et de scories. Actuellement, les scories sont principalement produites avec la fonte et sont séparées de la fonte par un dispositif spécial sur la goulotte du four.

Les scories s'écoulant du haut fourneau à travers le trou de coulée en fonte sont séparées de la fonte sur la goulotte du four à l'aide d'une plaque de séparation et d'un passage qui font office de joint hydraulique. La fonte à haute densité passe dans l'espace situé sous la plaque de séparation, tandis que les scories plus légères sont évacuées dans une goulotte latérale.

S'il est nécessaire de fournir de la fonte à d'autres entreprises, elle est coulée en lingots (lingots) pesant 30 à 40 kg sur une machine de coulée spéciale.

Dans la partie supérieure du foyer, à une distance de 2700 - 3500 mm de l'axe du trou de coulée en fonte le long de la circonférence du foyer, des tuyères d'air sont installées à intervalles égaux, à travers lesquelles souffle chauffé à 1100 - 1300 ° C est introduit dans le four, ainsi que du gaz naturel et d'autres additifs combustibles (mazout, charbon pulvérisé). Chaque haut fourneau est alimenté par sa propre soufflante. Le chauffage par soufflage est effectué dans des aérothermes de type régénératif, lorsque, sous l'influence de la chaleur du gaz brûlé, la buse de l'aérotherme en briques réfractaires est d'abord chauffée, puis de l'air y passe, prenant la chaleur de la buse. Pendant la période de chauffage de la buse, du gaz et de l'air sont fournis à la chambre de combustion pour sa combustion. Les produits de combustion, passant par la buse, la chauffent et pénètrent dans la cheminée. Pendant la période de chauffage du haut fourneau, l'air froid pénètre dans la buse chauffée, est chauffé, puis introduit dans le haut fourneau. Dès que la buse a tellement refroidi que l'air ne peut pas être chauffé à la température réglée, elle est transférée au réchauffeur d'air suivant et celui refroidi est mis en chauffage. La buse chauffante refroidit plus vite qu’elle ne chauffe. Par conséquent, le bloc d'aérothermes de haut fourneau se compose de 3 à 4 appareils, dont l'un chauffe l'air et les autres sont chauffés. Le profil d'un haut fourneau est caractérisé par les diamètres, les hauteurs et les angles d'inclinaison des éléments individuels. Les dimensions de certains fours sont indiquées dans le tableau 1.

Tableau 1 - Dimensions du four

Dimensions, mm	Volume utile du four, m3
Dimensions, mm	2000	3000	5000
Diamètre:
forger	9750	11700	14900
raspara	10900	12900	16300
foyer	7300	8200	11200
Hauteur:
complet	32350	34650	36900
utile	29200	32200	32200
forger	3600	3900	4500
mines	18200	20100	19500

Les dimensions de chaque partie du four doivent être liées les unes aux autres et être dans certaines proportions avec les dimensions des autres parties du four. Le profil du four doit être rationnel, ce qui garantit les conditions les plus importantes pour le processus de haut fourneau :

abaissement doux et stable des matériaux de charge ;
répartition favorable du flux de gaz venant en sens inverse ;
développement favorable des procédés de valorisation et de formation de fonte et de scories.

Les principales grandeurs caractérisant les dimensions de l'espace de travail sont le volume utile du four et la hauteur utile. Ils comprennent la hauteur et le volume remplis de matériaux et de produits de fusion. Lors de la détermination de ces paramètres, le niveau supérieur est considéré comme le repère du bord inférieur du grand cône du dispositif de remplissage en position abaissée, et le niveau inférieur est le niveau de l'axe du trou de coulée en fonte.

Le but d'un haut fourneau est de réaliser les processus de fusion des ferroalliages et de la fonte. Des matières premières de minerai de fer sont utilisées pour produire ces matériaux. L'histoire de l'origine du nom d'un tel équipement remonte au 14ème siècle. Le terme « domaine » vient du mot souffler. Les premiers poêles sont apparus en Europe, puis, après le XVIe siècle, ils sont arrivés en Russie.

La conception d'un haut fourneau est la suivante : le four est installé sur une fondation et une enveloppe en acier recouvre l'extérieur. La fondation est assez haute, sa partie superficielle résistante à la chaleur est appelée une souche. Le boîtier a généralement une épaisseur de 4 à 6 cm et à l'intérieur, le long des murs, se trouvent des produits ignifuges. Au sommet de la fondation se trouve une crête qui est soumise à la pression hydrostatique de la masse fondue et à des températures élevées. Les piles de dorades situées à l'intérieur du boîtier entourent des réfrigérateurs spéciaux. Ils sont représentés par des plaques en fonte avec des serpentins à travers lesquels circule l'eau.

Équipement indispensable en métallurgie ferreuse

La production de hauts fourneaux est l’une des tâches difficiles dans le domaine de la métallurgie. Mais en même temps, cette conception remonte à plus d’un siècle. Avec le développement des progrès scientifiques et technologiques, la conception du four a légèrement changé, des éléments et des pièces ont commencé à être ajoutés, ce qui a permis d'accélérer considérablement le processus de production. De plus, de nombreux modes difficiles à contrôler dans les fours modernes ont été automatisés.

L’exploitation des hauts fourneaux est une composante importante de l’industrie sidérurgique moderne. Dans la production moderne, seuls des équipements présentant un niveau de productivité élevé sont utilisés. De plus, les hauts fourneaux avancés sont équipés de systèmes d'automatisation. Le rôle de l’automatisation est de réguler, contrôler et enregistrer les principales caractéristiques des opérations de fusion. Un four moderne peut contrôler le niveau auquel la charge est versée, l'alimentation en minerai, la température du souffle et la pression du gaz.

La productivité de ces fours augmente, pourrait-on dire, avec le temps. Les améliorations apportées au système de fusion permettent d'augmenter plusieurs fois la productivité des équipements.

Un schéma d'un haut fourneau donne une idée visuelle de son fonctionnement. Ici, vous pouvez observer comment la conception des équipements change dans les zones à haute température. De plus, en tenant compte du schéma, vous pouvez voir où les composants des matières premières sont versés et à quel niveau.

Les processus dans un haut fourneau se déroulent dans un ordre strictement établi. Le four lui-même a une forme verticale, comparable au type à cuve. La hauteur peut varier légèrement, mais ne dépasse pas 35 m. Le diamètre de la structure est généralement 2,5 à 3 fois plus petit. Le processus se déroule dans un certain ordre. Premièrement, le fer est restauré. Ensuite, d'autres éléments sont restaurés - phosphore, soufre et autres. Les scories résultantes, dont les composants ont déjà été considérablement modifiés, s'écoulent et s'accumulent dans la zone du foyer. C'est la composition chimique des scories qui détermine la composition de la fonte.

Principe de fonctionnement de l'équipement

Le principe de fonctionnement d’un haut fourneau s’exprime en plusieurs opérations physiques et chimiques. La présence de ces opérations est déterminée par la plage de température du four lui-même et par la charge de matériau. De manière générale, on peut distinguer les processus suivants :

le processus de décomposition du calcaire, entraînant la formation d'anhydride carbonique et d'oxyde de calcium ;
restauration du fer et d'autres éléments;
carburation du fer;
fonderie de métaux;
la formation et la fonte des scories ;
combustion de carburant et autres.

Un aérotherme de haut fourneau est un appareil dans lequel l'air est préchauffé. Cet air est ensuite introduit dans le four. Les premiers équipements de fusion de la fonte ne comportaient pas d'élément tel qu'un aérotherme. Le développement de l'appareil a permis de réduire considérablement les coûts de carburant.

La charge au sens moderne du terme est un mélange de coke, de minerai de fer fritté et de matières premières fluxées. Avant le processus de fusion, la charge subit une préparation particulière. Il est d'abord broyé, puis tamisé. Après tamisage, les gros morceaux sont envoyés pour un nouveau broyage.

Le résultat du processus de combustion est une augmentation de la température. Le point de température le plus élevé peut atteindre plus de 2000 degrés Celsius. Les processus se déroulent sous la pression de gaz chauds. En montant, ces gaz se refroidissent à 300-400 degrés près du kokoshnik.

But des fours

La production de fonte brute dans les hauts fourneaux est une branche importante de l’industrie sidérurgique. Ce travail nécessite non seulement l'utilisation d'équipements spéciaux, mais également le respect scrupuleux de certaines technologies. La fusion est réalisée dans un haut fourneau à partir de stériles et de minerais. La substance minérale peut être du minerai rouge, brun, du spath, du minerai de fer magnétique ou du manganèse.

La réduction du fer est l’une des principales étapes de la production de fonte. À la suite de ce processus, le fer devient dur. Ensuite, il est plongé dans de la vapeur, ce qui favorise la dissolution du carbone présent dans le fer. Ainsi, la fonte est formée. C'est dans la partie chaude du four que la fonte elle-même commence à fondre, s'écoulant lentement vers la partie inférieure.

Le principe de fonctionnement d'un haut fourneau dépend du type de cet appareil encombrant. Il existe des fours à coke et des fours à charbon. Les premiers travaillent au coke, les seconds au charbon de bois. Le four à cuve est conçu pour un fonctionnement continu. La forme de cet équipement est constituée de deux cônes pliés avec de larges côtés à la base. Entre ces cônes se trouve une partie du four qui a une forme cylindrique - la vapeur.

Un haut fourneau industriel, appelé fonderie, est conçu pour transférer le matériau traité d'un état à un autre. Ainsi, l'état solide se transforme progressivement, sous l'influence d'une température dépassant le point de fusion, en un état liquide. Le matériau amené à l'état liquide peut être en position suspendue, ainsi que dans un cristalliseur, un creuset, une forge de mine ou un bain sur foyer. Les hauts fourneaux industriels sont utilisés pour produire des métaux à partir de minerais. C'est en eux que se déroulent les processus de fusion des métaux non ferreux et de l'acier, de la fusion du verre et autres.

La réparation des hauts fourneaux peut être effectuée de plusieurs manières. Les grosses réparations sont effectuées selon les besoins ou dans le cadre de grosses réparations planifiées. C'est pendant cette période que le processus continu de travail est suspendu. Les réparations majeures sont divisées en trois types de catégories. Dans la première catégorie de réparation, les produits de fusion liquides doivent être complètement évacués du four et une inspection approfondie de tous les équipements doit être effectuée. La deuxième catégorie indique une réparation moyenne avec le remplacement de certains éléments. La troisième catégorie de réparation consiste à changer les dispositifs de remplissage et à régler la protection du haut fourneau.

Mis à jour:

2016-08-18

Le haut fourneau est un équipement indispensable dans les procédés métallurgiques. De tels fours sont apparus il y a assez longtemps et permettaient de fondre les matières premières du minerai de fer, de les transformer en divers articles ménagers, armes militaires, etc. À quoi ressemble un haut fourneau aujourd'hui et quelle est cette unité ? À ce sujet dans notre matériel.

Photo d'un haut fourneau

Le haut fourneau a une longue histoire. De telles unités sont apparues pour la première fois en Europe au 14ème siècle.

Quelques siècles plus tard seulement, au XVIe siècle, les hauts fourneaux atteignirent le territoire russe.

Dans les poêles, le processus de fusion de la fonte s'effectue en continu. Les matières premières destinées à la fusion sont chargées au-dessus du four et des systèmes d'alimentation en carburant et en oxygène sont prévus en bas. Lorsqu'il est chauffé, le minerai de fer fond.

Dotés de performances élevées, les poêles se distinguent par une conception assez simple et une excellente fiabilité. Ce n'est que dans de telles conditions que vous pourrez obtenir le résultat souhaité grâce au fonctionnement de l'équipement.

Mais comment fonctionne un haut fourneau moderne ?

La conception est un appareil de taille impressionnante, dont la hauteur peut atteindre 30 mètres ou plus ;
Le diamètre de l'appareil est environ trois fois plus petit ;
Les parois du poêle sont en argile réfractaire ou d'autres matériaux présentant d'excellentes caractéristiques de résistance au feu sont utilisés ;
La partie inférieure du foyer et le socle sont constitués de blocs de carbone présentant un haut degré de résistance au feu. Pour garantir que les caractéristiques de résistance au feu soient toujours à un niveau élevé, des réfrigérateurs métalliques sont prévus, à travers lesquels circule l'eau ;
Extérieurement, l'équipement est enfermé dans un boîtier en acier de 40 millimètres d'épaisseur ;
Grâce à l'approche de haute technologie et aux capacités de la technologie moderne, les hauts fourneaux atteignent une masse de plusieurs dizaines de milliers de tonnes ;
Le poids énorme d'environ 30 000 tonnes nécessite une fondation appropriée ;
La fondation est constituée d'une dalle de béton de 4 mètres d'épaisseur à laquelle est fixée une colonne et un cylindre monolithique. Pour leur fabrication, du béton spécial résistant à la chaleur est utilisé ;
Un haut fourneau est monté au-dessus de la fondation ;
Le four destiné à la fusion des matières premières a un volume impressionnant, car avec l'augmentation de la taille, l'efficacité de l'équipement s'améliore ;
Les plus grands modèles de hauts fourneaux ont un volume utile d'environ 3 000 mètres cubes ;
Des tuyères spéciales nécessaires à l'alimentation en air sont montées au sommet de la forge. Il n'y a pas plus de 36 unités installées ;
Un haut fourneau nécessite une énorme quantité d’air pour fonctionner. Pour répondre aux besoins du poêle, des turbosoufflantes sont utilisées ;
L'aérotherme, qui est un élément structurel nécessaire, est chargé de chauffer l'air ;
Les fours modernes peuvent fonctionner sans interruption pendant 10 ans. Lors du chargement des matières premières, le fabricant reçoit de la fonte en sortie ;
Les matières premières sont chargées de galoches - ce sont des portions spéciales et calibrées qu'un haut fourneau peut parfaitement gérer ;
Un haut fourneau est capable de produire environ 5 000 tonnes de fonte par jour ;
Les processus de chargement et de préparation sont mécanisés ;
Afin d'obtenir une fusion de fonte de haute qualité, la conception du haut fourneau prévoit certains mécanismes auxiliaires pour le chargement et le levage des matières premières utilisées.

Caractéristiques du travail

Nous nous sommes familiarisés avec la conception et certaines caractéristiques d'un haut fourneau. Il est désormais nécessaire de comprendre les processus technologiques qui se déroulent dans cet équipement industriel.

Les matières premières sont des substances minérales. Il peut s’agir de n’importe quel type de minerai de fer ou de minerai contenant du manganèse.
Un haut fourneau est un appareil permettant de produire de la fonte et de la fondre à partir des matières premières appropriées.
Lors du chargement des matériaux dans le four, il est important de respecter certaines proportions. Un mélange correctement sélectionné en proportion est appelé un mélange. Sa composition comprend du minerai, du flux et du coke.
La principale étape du processus de production du fer est la réduction du fer. Le fer obtenu par cuisson à la vapeur, où le carbone se dissout, le haut fourneau produit de la fonte.
Aux points de température les plus élevés du haut fourneau, la fonte commence à fondre.
Grâce au schéma de fonctionnement bien pensé du haut fourneau, le processus de combustion est continu. La combustion est soutenue par des portions d'air correctement fournies.
L'air est préchauffé aux températures requises fournies par les technologies du processus de fusion. Lorsque de l'air froid était fourni, le four ne chauffait pas, mais refroidissait. Cela entraînerait un processus de fusion des produits plus lent.
Un tuyau spécial assure l'évacuation des produits de combustion.
En sortie, les hauts fourneaux produisent de la fonte sous forme liquide, qui est évacuée par des trous spéciaux situés dans la partie inférieure de la structure.
Une grande poche capture la fonte fondue et la transporte vers les ateliers pour un traitement ultérieur.
La transformation de la fonte liquide en acier n'est pas une étape obligatoire du processus technologique. Tout dépend des tâches sur lesquelles se concentre l'entreprise métallurgique utilisant des hauts fourneaux.
Les restes de matériaux recyclés ne vont pas en décharge. Ils sortent du four grâce à des dispositifs appropriés. On les appelle des trous de coulée pour scories. Ces déchets sont utilisés pour la production ultérieure de matériaux de construction.

Caractéristiques d'entretien et de réparation

Les hauts fourneaux fonctionnant en continu, la question de leur entretien doit être abordée avec une attention particulière.

Le but de l'entretien est d'éviter une usure prématurée. Pour ce faire, les responsables de la maintenance doivent se fier strictement à la fiche technique fournie par le fabricant de leurs fours ;
S'il existe des règles de fonctionnement spécialisées pour un haut fourneau spécifique en production, toutes les activités de maintenance sont effectuées strictement sur leur base ;
En l'absence d'une liste de règles, il convient de s'appuyer sur d'autres documents directifs ;
Des activités de réparation périodiques sont effectuées au fur et à mesure que des dysfonctionnements surviennent. Dans le même temps, le processus de production de fonte dans un haut fourneau ne doit pas s’arrêter ;
L'exception concerne les réparations majeures, si nécessaire, le haut fourneau est arrêté.

Il existe trois types de rénovations majeures.

Réparation de première classe. Dans ce cas, il est nécessaire de retirer toutes les matières premières du four et de procéder à une inspection visuelle des équipements participant aux processus technologiques.
Réparations de deuxième classe. Prévoit le remplacement d'éléments ayant un rôle secondaire dans la conception d'un haut fourneau.
Réparation de troisième classe. Cela implique un remplacement complet des unités nécessaires au chargement et à la distribution des matières premières.

Il n’est pas rare que des hauts fourneaux soient arrêtés pour effectuer des travaux de réparation et moderniser davantage les équipements. De cette façon, le fabricant réduit la fréquence des temps d’arrêt des équipements, perdant ainsi moins d’argent.

Les hauts fourneaux sont des appareils uniques qui étonnent par leurs dimensions et leurs capacités.

La productivité est déterminée par la taille du four. La puissance maximale est observée lorsque le volume des fours à cuve est de 2 à 5 000 mètres cubes. M. Leur diamètre est de 11 à 16 m et leur hauteur de 32 à 37 m.

Schéma du haut fourneau

Le four à cuve se compose des éléments suivants :
haut;
mines;
raspara;
épaules;
forger;
des brèmes.

Kolochnik- l'un des éléments de l'espace de travail, qui prévoit un certain niveau de matériaux répartis sur toute la section transversale du puits.

Le mien– la partie cylindrique du haut fourneau, où est maintenue une température suffisante pour faire fondre la charge. Dans la même partie du four, le fer est réduit.

Raspar– la section la plus large de la structure, destinée aux principaux processus de fusion. En dessous se trouvent des épaulements qui contribuent à la surchauffe et au mouvement de la fonte et des scories vers la section suivante de la structure.

La forge est placée au-dessus du rebord, qui est une maçonnerie en briques réfractaires. La forge est la partie du fourneau où sont collectés les glaçons. Entre les épaules et le foyer se trouvent des tuyères pour l'alimentation en gaz chaud (air enrichi en oxygène) et naturel.

Principe d'opération

La charge est soulevée à l'aide d'une benne et tombe dans l'entonnoir de réception. La composition de la charge est représentée par du calcaire, du coke, du fritté fluxé et du minerai. Il est possible d'ajouter des pellets.
Les cônes supérieurs (grands et petits) fonctionnent en alternance, transférant un mélange de matériaux dans l'arbre. Pendant le fonctionnement du haut fourneau, un apport progressif de charge se produit. L'échauffement résulte de la combustion du coke, accompagné d'un dégagement de chaleur.

La température des gaz du foyer varie de 1 900 à 2 100 degrés Celsius. Il se compose de N 2, H 2 et CO. En se déplaçant dans la couche, il contribue non seulement à son échauffement, mais déclenche également les processus de réduction du fer. La température élevée du gaz est obtenue grâce à la température élevée de l'air dans les aérothermes (1 000-2 000 degrés).
Le gaz avec une température de 250 à 300 degrés provenant du four est un gaz de combustion, après élimination de la poussière - un gaz de souffle. Le pouvoir calorifique le plus bas du gaz de haut fourneau correspond à 3,5 - 5,5 MJ/m 3 . La composition peut être différente, déterminée en raison de l'apport de gaz naturel et de l'enrichissement du souffle en oxygène, et est représentée par les substances suivantes :

N2 – 43-59 % ;
CO – 24-32 % ;
CO2 – 10-18 % ;
H2 – 1-13 % ;
CH4 – 0,2-0,6%.

Fondamentalement, le gaz est nécessaire pour transmettre une certaine température aux buses des appareils de chauffage des hauts fourneaux. En combinaison avec du gaz naturel ou du gaz de cokerie, il est utilisé pour divers fours, notamment thermiques et chauffants.
Le fer qui pénètre dans la partie basse du haut fourneau fond et s'accumule dans le four sous forme de fonte. Les scories liquides sont formées d'oxydes de fer combinés avec la fonte et restent à sa surface, car elle a une densité plus faible.

Périodiquement, la fonte et les scories sortent par les trous de coulée correspondants - fonte, scories. Dans les cas où la quantité de scories est insignifiante, seul un trou de coulée en fonte est utilisé. La séparation des scories a lieu sur le site de coulée. La température de la fonte sous forme liquide varie de 1420 à 1520 degrés.

La productivité élevée du haut fourneau est obtenue grâce à la présence de puissants aérothermes, qui sont des échangeurs de chaleur régénératifs. Les aérothermes de haut fourneau sont souvent appelés cowpers en l'honneur de leur créateur.
Cowper est un boîtier en forme de cylindre positionné verticalement et constitué de couvercles en tôle et en brique. La chambre de combustion de l'aérotherme, à savoir sa partie inférieure, est constituée d'un brûleur et d'un conduit d'air chaud. Des vannes ont été utilisées dans l'espace sous-buse, ce qui a permis d'assurer une connexion avec la sortie du collecteur de fumée et le conduit d'air froid.

La version moderne du four à cuve est constituée de quatre cowper, fonctionnant en alternance : le chauffage de la buse de l'un des deux cowper se produit grâce à l'admission de fumées chauffées à haute température, et l'air chauffé pénètre par le troisième cowper. Le quatrième cowper est une réserve.

La durée du souffle est de 50 à 90 minutes, puis la vache refroidie est chauffée et le souffle est effectué dans la vache la plus chaude suivante. Lors du réchauffement, le brûleur fonctionne et les gaz de combustion pénètrent dans le fumoir par la vanne ouverte sans obstruction. A ce moment, les vannes situées sur les conduits d'air soufflé chaud et froid sont fermées.
À la suite de la combustion du carburant, des produits de combustion se forment, qui se déplacent vers le haut et entrent de la chambre de combustion dans l'espace sous le dôme, puis descendent et chauffent la buse. Ce n'est qu'après cela que les produits combustibles ayant une température de 250 à 400 degrés pénètrent dans la cheminée par le clapet de fumée.

Lors du soufflage, le processus inverse se produit : la vanne de fumées est fermée, le brûleur ne fonctionne pas, tandis que les vannes installées sur les conduits d'air chaud et froid sont ouvertes. Le souffle froid est fourni à l'espace de la sous-buse sous une pression de 3,5 à 4 atm, puis se déplace à travers une buse chauffée et, sous forme chauffée, traverse la chambre de combustion dans le conduit d'air de souffle chaud, d'où il est fourni au fourneau.

Dans certaines conditions, le souffle peut être humidifié et enrichi en azote ou en oxygène. Lors de l'utilisation de l'azote, il est possible de l'utiliser de manière économique et de contrôler le processus de fusion dans un haut fourneau. Des économies de coke sont également possibles grâce à l'enrichissement du souffle en oxygène jusqu'à 35 à 40 % lorsqu'il est combiné avec du gaz naturel. En augmentant l'humidité à 3-5%, il est possible d'obtenir une température de chauffage du souffle dans le cowper plus élevée. De tels résultats sont obtenus grâce à l'intensification du transfert de chaleur radiante dans la buse.

La hauteur des cowper est d'environ 30 à 35 m, le diamètre ne dépasse pas 9 m. Les parties supérieure et inférieure de la buse sont respectivement en silice ou en brique à haute teneur en alumine et réfractaire. Les cellules de 4545, 13045, 110110 mm sont créées à partir de briques emballées d'une épaisseur de 40 mm. D'autres tuyères sont également utilisées dans les hauts fourneaux, à savoir des tuyères constituées de blocs à six faces, avec des passages horizontaux et des alvéoles rondes. Des buses à base de billes à haute teneur en alumine sont également utilisées.

Pour chaque mètre cube de volume de buse de brique, une surface de chauffage approximative de 22 à 25 mètres carrés est fournie. M. Le volume du haut fourneau est 1 à 2 fois supérieur au volume de la buse Cowper. Par exemple, avec un volume de four de 3 000 mètres cubes. Le volume de m cowper sera d'environ 2000 mètres cubes. m (3000/1,5).

Les plus courants sont les cowpers équipés d'une chambre de combustion intégrée. Parmi leurs principaux inconvénients figurent un échauffement excessif du toit et une déformation de la chambre de combustion résultant d'un fonctionnement à long terme du four. Le brûleur Cowper peut être déporté et la chambre de combustion peut également être située sous un dôme. Avec un brûleur externe, une durabilité et une commodité élevées sont assurées, mais le prix de ces appareils est le plus élevé. Les cowpers équipés d'une chambre de combustion sous le dôme sont les moins chers, mais le processus de fonctionnement est plus compliqué, car le brûleur et les vannes sont situés assez haut.

Pendant le processus de soufflage, la température à laquelle l'air est chauffé (1 350-1 400 degrés) diminue progressivement et varie de 1 050 à 1 200 degrés. Lors de l'utilisation d'un haut fourneau stationnaire, de telles différences sont évitées en régulant la température. Les indicateurs requis apparaissent suite à l'ajout d'air froid provenant du conduit d'air soufflé froid. La température du souffle diminue jusqu'à 1 000-2 000 degrés, et avec elle la teneur en air froid du mélange.

Bilan matière approximatif pour la production de fonte dans un haut fourneau

Considérons le bilan thermique de la fusion de 1 kg de fonte. Lors de l'établissement des bilans, les gaz de frittage, de fonte, de laitier et de haut fourneau sont pris en compte.

Pastilles : oxyde de fer (III) – 81 %, dioxyde de silicium – 7 %, oxyde de calcium – 5 %, oxyde de fer (II) – 4 %, oxyde et oxyde – 1 %, oxyde de manganèse – 0,3 %, oxyde de phosphore – environ 0,09. %, soufre - environ 0,03 %.

Agglomérat : oxyde de fer (III) – 63 %, oxyde de fer (II) – 16 %, oxyde de calcium – 10 %, dioxyde de silicium – 7 %, oxyde d'aluminium – 2 %, oxyde de magnésium et oxyde de manganèse – 1 %, oxyde de phosphore – environ 0,25%, soufre - environ 0,01%.

Fonte : fer – 94,2%, carbone – 4,5%, manganèse – 0,7%, silicium – 0,6%, soufre – environ 0,03%.

Scories : oxyde de calcium – 43 %, dioxyde de silicium – 36 %, oxyde d'aluminium – 10 %, oxyde de magnésium – 7 %, oxyde de manganèse – 2 %, oxyde de fer (II) et soufre – 1 %.

Gaz de haut fourneau : azote – 44 %, – 25,2 %, dioxyde de carbone – 18 %, hydrogène – 12,5 %, méthane – 0,3 %.

Analysons la consommation de carburant résultant de l'utilisation d'agglomérés fluxés. Les coûts de carburant sont déterminés sur la base de la consommation de gaz naturel et de coke (510-560 kg d'équivalent carburant/t d'alliage), au total avec la consommation de gaz utilisé pour chauffer l'aérotherme (90-100 kg d'équivalent carburant/t d'alliage). d'alliage), à l'exception de la production de gaz de haut fourneau (170-210 kg équivalent combustible/t d'alliage). En conséquence, la consommation totale est la suivante : 535 + 95 - 190 = 440 (kg p.e./t d'alliage).

Considérant qu'une certaine quantité de carburant a déjà été dépensée pour la production de coke et d'agglomérats (environ 430 à 490 kg pour 1 tonne d'alliage et 1 200 à 1 800 kg pour 1 tonne d'alliage, respectivement), la consommation totale de carburant primaire requise pour produire une tonne d'alliage est : 440 + 40 + 170 = 650 (kg s.e./t), dont 170 et 40 kg s.e./t, calculés par tonne d'alliage, sont consacrés à la production de coke.

La productivité d'un haut fourneau est évaluée par le facteur d'utilisation du volume utile (VUF). L'indicateur est calculé comme le rapport entre le volume utile de la structure et la fusion de la fonte en 24 heures. Pour les poêles modernes, la norme est de 0,43 à 0,75 mètre cube. m jour/t. Plus le CIPO est bas, plus le four est utilisé efficacement.
Il est plus logique de considérer l'indicateur comme le rapport entre la productivité et une unité de volume. Il est plus pratique d'utiliser l'indicateur de productivité spécifique d'un haut fourneau (Pu = 1/KIPO), dont la valeur est de 1,3 à 2,3 tonnes (m3/jour).

Des économies de carburant sont possibles en suivant ces recommandations :

Augmenter la pression du gaz au sommet à 1,5-2 atm (en réduisant le volume de gaz, il est possible de réduire l'élimination de la poussière supérieure ou d'augmenter le débit de soufflage) ;
l'utilisation de charbon pulvérisé dans le four pour économiser environ 0,8 kg de coke par kilogramme de charbon pulvérisé ;
augmenter la température à laquelle l'air des cowpers est chauffé pour réduire la consommation de coke ;
l'utilisation de la chaleur des gaz d'échappement du Cowper afin d'augmenter la température de l'air et des gaz de haut fourneau avant leur introduction dans la chambre de combustion ;
fourniture de gaz réducteurs chauffés de la même manière que dans les fours de métallisation (il est possible de réduire la consommation de coke, une économie jusqu'à 20 % de combustible est possible) ;
l'utilisation de la chaleur physique des scories liquides enflammées (la solution à ce problème est prometteuse, mais n'a pas encore été mise en œuvre en raison du rejet périodique de scories).