Les fours verticaux au gaz naturel pour la fusion du fer sont conçus avec des structures et des principes qui ressemblent beaucoup à ceux des cubilots à coke-, mais ils présentent des caractéristiques de fusion distinctes. Cet article se penche sur la structure, le processus de fusion et les caractéristiques opérationnelles de ces fours, en mettant l'accent sur leur efficacité et leurs attributs uniques.
Caractéristiques de fusion
Les fours verticaux au gaz naturel n’utilisent pas de coke, éliminant ainsi le risque d’augmentation de la teneur en carbone du fer en fusion. Par conséquent, la teneur en carbone du fer fondu tend généralement à la baisse. Le taux de combustion du carbone est influencé par la teneur initiale en carbone de la charge : avec une charge de carbone de 3 %, le taux de combustion est d'environ 5 %, tandis qu'une charge de carbone de 4 % entraîne un taux de combustion d'environ 12 à 13 %. En raison de cette faible rétention de carbone, ces fours fonctionnent généralement en conjonction avec des fours électriques plutôt que comme un équipement de fusion de fonte autonome.
La température théorique de combustion du gaz naturel est inférieure à celle du coke, ce qui entraîne des températures de sortie du fer fondu généralement comprises entre 1 400 degrés et 1 450 degrés. Les techniques de construction et de fonctionnement du four vertical au gaz naturel diffèrent considérablement de celles des cubilots à coke-, notamment en ce qui concerne les matériaux de revêtement, les matériaux de charge et les méthodes de contrôle. Les taux de combustion des éléments pour le silicium et le manganèse restent similaires à ceux des systèmes de combustion du coke-.
Doublure et Réparation
Le revêtement au-dessus de la grille refroidie à l'eau-et en dessous est généralement constitué de matériaux réfractaires de type corindon-contenant du carbure de silicium (SiC) et des quantités minimales de TiO2 ou de Cr2O3. Le revêtement doit être construit par pilonnage ou coulée, et des réparations sont nécessaires environ tous les 15 jours de fonctionnement continu, en se concentrant davantage sur les zones situées au-dessus de la grille.
Boules réfractaires
Les billes réfractaires, couramment utilisées comme couche de rembourrage sur la grille refroidie à l'eau-, résistent à la corrosion chimique et maintiennent une résistance à haute température-. Généralement, des billes de 150 mm de diamètre sont utilisées, avec une hauteur de remplissage de 400 mm à 600 mm affectant la température du fer fondu.
Charge et flux de métal
La charge métallique reflète celle des cubilots à coke-, composée de fonte brute, de charges recyclées et d'une quantité limitée de ferraille (pas plus de 20 %). La propreté de la charge est essentielle pour éviter les échecs de fusion. Les matériaux fondants, tels que le calcaire et le verre brisé, jouent un rôle crucial dans le fonctionnement, influençant la fluidité des scories et l'efficacité de la fusion.
Opération de fusion
Équipée de systèmes de contrôle automatisés, la fournaise verticale au gaz naturel commence par une vérification approfondie de son état avant l’allumage. Un bon préchauffage des billes réfractaires est essentiel avant d’ajouter des matériaux métalliques pour éviter la solidification à la sortie du fer.
Contrôle de charge et de combustion
Le chargement nécessite une gestion minutieuse de la puissance de combustion et de la distribution du flux pour maintenir des conditions de fusion optimales. Le contrôle précis des ratios d’air de combustion, d’oxygène et de gaz naturel est essentiel pour atteindre les températures les plus élevées et éviter les risques opérationnels.
Arrêt et gestion d'urgence
Dans les étapes finales de l'opération, la ferraille est évitée pour maintenir un lit de billes réfractaires propre. Les procédures d'arrêt appropriées comprennent la réduction de la puissance de combustion et l'arrêt en toute sécurité de l'approvisionnement en gaz, avec des protocoles d'urgence en place pour les situations inattendues.
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