Contrôle de la répartition des
charges au haut-fourneau n° 6 de
Chiba équipé d'un nouveau type
de gueulard sans cloche
T. Sato, T. Nouchi, K. Takeda, T. Kawai,
H. Kamano, N. Takashima
(Kawasaki Steel Corporation Japan)
Depuis 1997, Kawasaki Steel équipe ses hauts-fourneaux
de gueulards sans cloche pour améliorer la répartition
des charges. Divers perfectionnements ont été apportés à
cette technologie, notamment à l'occasion de la marche à
fort taux d'injection de charbon et de l'utilisation
d'agglomérés plus fins et plus économiques.
déposer les matières en quantité suffisante à la périphérie
du fourneau grâce à l'augmentation de la longueur de la
goulotte (de 0,2 m seulement), de son angle d'inclinaison
maximal et à la maîtrise de la trajectoire de chute.
Compte tenu de la modification du système de
chargement, il a fallu améliorer le simulateur existant de
répartition de la charge : prise en compte des nouveaux
types de trajectoires de chute des matières et du
stabilisateur de dépôt. La trajectoire de chute unique du
gueulard classique est remplacée par la superposition de
trois trajectoires ayant des composantes horizontales de
vitesse différentes et interagissant entre elles. Les essais
sur maquette ont permis de caler le modèle.
Mise au point d'un nouveau type
de gueulard sans cloche
Avec les conditions de marche très dures du HF6 de
Chiba, le système de chargement des matières au
gueulard doit disposer d'un nombre suffisant de silos en
parallèle, pouvoir s'adapter aux changements de
granulométrie des matières, réaliser des conditions
stables de dépôt à l'extrémité de la goulotte, et permettre
d'obtenir sans risque d'éboulement un profil plat des
couches déposées. Cette dernière condition impose de
pouvoir faire varier l'inclinaison de la goulotte à la fois de
manière classique (de la périphérie vers le centre) et de
manière inverse. La méthode de chargement que cela
nécessite a été mise au point à l'aide d'une maquette de
gueulard à l'échelle 1/18.
Confirmation des résultats de simulation
au moyen de mesures lors du remplissage
du HF6 après réfection
Lors de la réfection du HF6 en 1998, ce haut-fourneau a
été équipé d'un dispositif de chargement s'inspirant de
celui des essais sur maquette. Lors du remplissage du
haut-fourneau à son redémarrage, on a prélevé des
échantillons à chaque rotation de la goulotte et vérifié les
deux types de ségrégation granulométrique réalisables à
la sortie du silo de chargement. La relation entre
l'inclinaison de la goulotte et la position radiale du point
de chute des matières est conforme aux prévisions de la
simulation. Le profil des couches de coke et de minerai a
été suivi et comparé au profil calculé. Quel que soit le
mode de chargement (classique ou inversé) les prédictions
du modèle sont vérifiées. On constate de plus que les
conditions d'éboulement de la couche de coke sous
l'impact du chargement de minerai sont différentes suivant
le mode de gestion de la goulotte : avec le chargement
inversé, la couche de coke sous-jacente est beaucoup
moins affectée. La ségrégation granulométrique radiale
des couches déposées est conforme aux prédictions du
simulateur.
Pour obtenir un profil de couche peu incliné de la
périphérie vers le centre, il faut déposer plus de matière
au centre qu'à la périphérie à chaque rotation de la
goulotte. Le chargement avec modification réversible de
l'inclinaison de la goulotte permet d'obtenir le profil de
couche désiré, même en cas de fluctuations de la quantité
et de la qualité de la charge ou de la durée totale de
chargement. Les essais sur maquette confirment la
validité de cette approche et la possibilité de prévoir avec
précision les résultats obtenus au moyen du modèle de
simulation développé parallèlement. Pour obtenir une
marche centrale du haut-fourneau, les conditions de
ségrégation granulométrique des matières à la sortie du
silo de chargement doivent être différentes de celles du
mode de chargement classique : les particules les plus
grosses doivent être déchargées avant les particules les
plus fines.
Essai sur haut-fourneau en marche
Afin de mieux contrôler la régularité de chute des
matières, l'extrémité de la goulotte a été équipée d'un
dispositif de stabilisation. Ceci permet d'éviter de
rallonger la goulotte, ce qui conduirait à des trajectoires
de chute trop proches de l'horizontale. Il s'agit également
d'éviter de réduire la largeur de la zone de dépôt, afin de
ne pas compromettre la stabilité de la couche déposée. La
nouvelle méthode de chargement permet effectivement de
Après un début de marche avec chargement de couches
alternées coke-mine, la séquence définitive CCMM a été
adoptée. Le simulateur a permis de définir la manière de
passer du mode de chargement classique au mode inversé.
Pour conserver la même répartition gazeuse, des
changements importants dans le schéma de chargement
sont nécessaires. Les résultats de la simulation ont été
utilisés pour faire un essai dans les conditions ainsi
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La Revue de Métallurgie-CIT
Mars 2002