Taraudage de la salamandre pour les réparations majeures du haut fourneau

Salamander Tapping for Capital Repairs of Blast Furnace 

Une salamandre désigne tous les matériaux liquides et solidifiés dans le foyer d'un haut fourneau sous le trou de coulée. La salamandre comprend de la fonte et des scories liquides et des mélanges de fer solide, de scories et de coke/carbone. le fonctionnement normal du haut-fourneau, le fond du four et le foyer contiennent "l'homme-mort" et la salamandre.

Lorsque le haut fourneau est à regarnir, il est nécessaire que le four soit vidé complètement en éliminant tous les constituants du fond et de la sole. Il est également souhaitable d'éliminer ces constituants lors de le regarnissage du four ou lors des réparations du trou de coulée, ce qui permet de sécuriser les conditions de travail lors de ces réparations partielles et d'éviter d'endommager les réfractaires du foyer par des mouvements cycliques de refroidissement et d'échauffement. le foyer du four est généralement réalisé par salamandre. Le prélèvement de la salamandre est généralement effectué de préférence au niveau le plus bas où la fonte liquide peut être attendue dans le foyer du haut fourneau.

La salamandre d'un haut-fourneau est la dernière coulée après que le four a été soufflé afin d'évacuer la dernière fonte liquide du foyer du four. En raison de sa rareté, une salamandre représente dans la plupart des aciéries un travail spécialisé qui demande beaucoup de préparation.

Une salamandre solidifiée est normalement difficile à enlever, surtout si elle contient du titane. Une grande quantité de salamandre solide peut retarder de plusieurs jours le chemin critique des réparations majeures du haut fourneau ou même par semaines. Car l'enlèvement de la salamandre solidifiée nécessite souvent une lance à oxygène et même des explosifs. Ces types d'enlèvement présentent également des risques pour la santé et la sécurité.

Le soutirage de la salamandre liquide est généralement effectué immédiatement après la purge du four. Il est important de maximiser le rendement lors du soutirage de la salamandre du haut fourneau afin de minimiser la quantité de solides résiduels restant dans le four. Un tapotement de salamandre réussi fournit normalement un foyer propre à l'équipe de réparation des immobilisations. Cela minimise non seulement les retards, mais contribue également à des conditions de travail plus sûres lors de la démolition du réfractaire. Un foyer propre inspire également l'esprit de l'équipe des réparations majeures.

L'élimination totale du contenu de la sole du haut fourneau pour le taraudage réussi de la salamandre nécessite des activités de pré-préparation et de surveillance dans le haut fourneau pour augmenter la température et la fluidité. Ces activités doivent être couplées à l'utilisation de techniques éprouvées de forage et de perçage.

Généralement en raison de la construction normale d'un haut fourneau et de sa salle de coulée, le trou de coulée de la salamandre doit être placé quelque part à proximité sous le plancher de la salle de coulée dans une zone difficile à atteindre, pleine de tuyauterie, de câbles, etc. Ces zones difficiles d'accès peut également être une zone dangereuse pour les personnes qui forent ou lancent la salamandre, en raison de voies d'évacuation insuffisantes ou mal accessibles.

L'accent mis sur la sécurité et l'environnement est la force motrice pour améliorer le processus de salamandre. Bien que l'objectif principal soit de drainer autant de fonte liquide du foyer que possible, d'autres questions importantes sont (i) l'emplacement du trou de coulée de la salamandre, (ii) les aspects environnementaux du coulage de la salamandre et (iii) le coulage du maximum de fer à salamandre liquide.

Il est nécessaire de repérer la meilleure position du trou du robinet de la salamandre. Autrefois, la position exacte de la salamandre était généralement inconnue, faute d'informations sur l'intérieur du foyer du haut fourneau et donc sur la position de la ligne d'usure. En l'absence de données ou de données insuffisantes des thermocouples, il était difficile de déterminer la position optimale pour percer ou percer le trou de coulée de la salamandre. L'expérience professionnelle était en tête afin de déterminer l'emplacement et l'angle de forage pour frapper la salamandre. Plus d'une fois, un certain nombre de trous ont dû être percés et percés avant que la salamandre ne soit touchée et ne commence à tarauder.

De nos jours, les foyers de hauts fourneaux modernes étant de plus en plus équipés de grilles denses de thermocouples, le calcul thermique de la position de la ligne d'usure, et donc de la position de la salamandre, est devenu possible. La densification de la grille du thermocouple a amélioré la précision des calculs. Désormais, au lieu de deviner l'endroit où la salamandre peut être touchée, il est désormais remplacé par la connaissance de l'endroit où le foret touche la ligne d'usure et, par conséquent, d'où la salamandre est attendue. Un avantage supplémentaire d'un emplacement plus précis est la possibilité d'améliorer l'ingénierie du réglage autour du taraudage de la salamandre.

Le tapotement improvisé de la salamandre dans le passé produisait non seulement beaucoup de fer étincelant, mais aussi de gros nuages ​​de fumée. Avec l'attention croissante portée aux aspects environnementaux, ces nuages ​​sombres sont devenus de plus en plus indésirables. L'estimation améliorée de la position de la ligne d'usure a permis une ingénierie plus détaillée du taraudage de la salamandre et la possibilité d'introduire les installations de dépoussiérage au niveau du trou de taraudage de la salamandre. Des hottes d'extraction temporaires et des conduits sont maintenant conçus, construits et connectés au système de dépoussiérage existant, afin de rendre un robinet de salamandre moins polluant qu'un robinet ordinaire. Cela élimine les énormes nuages ​​de fumée rouge, qui gênent également la vue sur le taraudage.

Dans le passé, les salamandres étaient saignées après le soufflage et après que le haut-fourneau ait été complètement retiré du soufflage. En conséquence, la salamandre n'avait que sa propre pression ferrostatique comme force motrice pour sortir du four. Ne pas percer complètement le trou de coulée de la salamandre dans le liquide et percer la dernière partie entraîne un diamètre de trou de coulée indéfini et parfois des coulées lentes. Ces coulées lentes peuvent également être retardées par une diminution de la température du métal chaud de la salamandre, causée par l'effet du système de refroidissement du foyer pendant le temps d'attente entre la fin de la purge et le début du robinet de la salamandre. Maintenant, il est courant de maintenir une certaine pression de souffle sur le four comme force motrice supplémentaire pour évacuer plus de liquide.

Il y a plusieurs conditions préalables pour que le tapotement de la salamandre réussisse. Ceux-ci comprennent (i) un rapport maximum entre la salamandre liquide et solide, (ii) une faible viscosité/température élevée des liquides, (iii) un réglage correct de l'angle ou des élévations et de l'angle(s) de frappe de la salamandre, (iv) un bon coup -des résultats bas, et (v) une exécution efficace des activités réelles de taraudage de la salamandre.

Les préparatifs pour l'entaillage de la salamandre commencent 3 à 6 mois avant l'arrêt du haut fourneau pour les réparations majeures et comprennent les activités d'entaillage de la salamandre et les modifications de processus. Les modifications du procédé doivent aboutir à des conditions favorables pour une salamandre optimale. L'un des principaux objectifs concerne la fusion/liquéfaction de la salamandre solide existante et l'augmentation de sa fluidité pour obtenir un écoulement régulier. La fluidité des liquides augmente avec la température et peut être vérifiée lors du soutirage. De plus, la teneur en silicium du métal chaud peut être surveillée car elle donne une assez bonne indication de l'état thermique du foyer. Les réfractaires du fond et du foyer doivent être directement exposés aux liquides pour un piquage efficace de la salamandre.

L'état thermique du foyer peut également être surveillé en analysant les lectures clés du thermocouple. La liquéfaction de la salamandre concerne essentiellement l'augmentation de l'état thermique du foyer. Il englobe toutes les activités contribuant à cet objectif, et des lectures plus élevées du thermocouple reflètent une augmentation de l'état thermique du foyer. Le processus de liquéfaction est déterminé à la fois par le flux local de métal chaud et la température, mais le flux est le plus important des deux. Par conséquent, l'accent doit être mis sur l'influence du flux de métal chaud dans le foyer. Ce n'est généralement pas une pratique courante dans l'exploitation des hauts fourneaux.

La liquéfaction de la salamandre est donc fondamentalement l'opposé de la protection du foyer pour l'extension de la campagne. Généralement, les méthodologies de liquéfaction pour la salamandre comprennent (i) la réduction du refroidissement du fond et des parois latérales, (ii) le ciblage d'une productivité plus élevée dans le haut fourneau, (iii) la mise en œuvre stricte du taraudage entre les trous de coulée alternés, (iv) l'augmentation du silicium niveau dans le métal chaud, (v) chargement de coke de taille supérieure, (vi) élimination du TiO2 de la charge.

Le nombre de trous de coulée nécessaires pour un taraudage réussi de la salamandre est une décision importante qui doit être prise. Habituellement, ce nombre dépend du diamètre du foyer. Selon la règle générale, un trou de coulée est généralement considéré lorsque le diamètre du foyer est inférieur à 9 mètres, deux nombres de trous de coulée sont pris en compte lorsque le diamètre du foyer est compris entre 9 m et 12 m et trois nombres de trous de coulée sont pris en compte si le diamètre du foyer est supérieur à 12 mètres.

Plusieurs angles et élévations sont définis à chaque position de taraudage de la salamandre. En général, plusieurs positions augmentent le rendement de taraudage de la salamandre à mesure que les chances de succès sont augmentées et que le drainage est amélioré. La détermination du bon nombre de positions de taraudage de la salamandre est un équilibre entre les coûts et les risques, de sorte qu'une évaluation préalable des conditions peut également empêcher plusieurs positions de taraudage de la salamandre. La position du ou des points de coulée autour de la circonférence est normalement déterminée par les conditions d'accès, la disposition des canaux et les positions des poches/lits de sable.

Normalement, plusieurs positions sont préférées car le forage peut commencer simultanément à deux positions en utilisant deux équipes pour gagner du temps. On voit souvent que le rendement à une position est nul, tandis que le rendement à l'autre position est important. Cela peut être causé par des obstacles/barrières internes locaux empêchant un épanchement régulier des liquides. Par conséquent, plusieurs positions réduisent le risque de rendements faibles/nuls.

Le réglage correct des angles et des élévations de taraudage de la salamandre est normalement un compromis entre les calculs et considérations théoriques et les limites pratiques. Les éléments structurels sur le site, tels que la tuyauterie et le câblage, peuvent limiter les conditions d'accès et la ou les élévations du ou des rails de poche peuvent empêcher la sélection de l'élévation de taraudage théorique la plus optimale pour la salamandre.

Habituellement, il est de pratique courante de déterminer au moins trois ensembles d'angles et d'élévations croissants à chaque position de taraudage circonférentiel de la salamandre. La distance verticale entre les points de départ est normalement d'environ 300 mm.

L'ensemble du processus de taraudage de la salamandre est normalement exécuté dans les 24 heures. Généralement, un critère d'arrêt est suivi pour s'assurer que les retards sont évités. A titre d'exemple, un maximum de 4 heures est alloué au forage et au perçage d'un trou, quel que soit le succès. Cela nécessite des équipes spécialisées et expérimentées. La distance verticale entre les trous doit être d'environ 300 mm pour s'assurer que les trous ne se confondent pas, car l'effusion de liquides augmentera le diamètre du trou "réussi". Un diamètre de perçage typique du trou est d'environ 80 mm, qui peut augmenter jusqu'à plus de 200 mm lors du taraudage. La distance minimale entre deux trous garantit ainsi que les trous restent intacts. La longueur du taraudage de la salamandre est normalement limitée à trois mètres afin d'éviter le colmatage lors du taraudage. Il y a des risques de colmatage si la longueur est supérieure à trois mètres.

Méthodologies de forage

Il existe une grande variété d'équipements de forage. Fondamentalement, deux types sont bien connus. Ils sont (i) de type monté sur monorail et (ii) de type manuel à glissière. Habituellement, l'équipement de forage de type manuel est préférable pour maximiser la flexibilité dans le réglage de l'angle (s) et de l'élévation (s) tout en minimisant les coûts. Il existe plusieurs types d'équipements de forage manuel tels que le rock-drill et le core-drill. Un type de carotteuse, qui peut être mieux aligné et a une précision accrue, est généralement préféré. L'unité d'alimentation et de commande de l'unité de forage est normalement située à l'extérieur de la roue pour maximiser la sécurité. L'unité de forage est montée sur un petit rail, qui est « accroché » ou soudé à la coque et soutenu par le patin.

Les activités de taraudage de la salamandre comprennent (i) l'enlèvement de la plaque, (ii) l'installation du pilonnage, (iii) le séchage du pilonnage, (v) la mise en place de l'équipement de forage, (vi) le forage de la salamandre, (vii) le lancement d'oxygène, ( viii) tapotement de la salamandre.

Les activités d'entaillage de la salamandre sont normalement sur le chemin critique des réparations majeures et doivent normalement être exécutées dans les 24 heures. La durée est principalement déterminée par le nombre de positions circonférentielles et d'équipages associés des travailleurs. Des forages répétitifs et des injections d'oxygène peuvent être nécessaires.

La durée typique des activités susmentionnées est limitée à 12 heures. Parfois, le pré-forage est pratiqué pendant le pré-arrêt, mais normalement il ne contribue pas à accélérer les activités de salamandres lors des réparations majeures. L'installation d'un pilonnage à l'interface roue/coquille et l'assèchement ultérieur peuvent être éliminés si une conception correcte est appliquée et que les travaux associés sont exécutés pendant la pré-arrêt.

Le taraudage de la salamandre est une activité critique lors d'une réparation majeure d'un haut fourneau. Un piquage de salamandre réussi qui se traduit par un rendement élevé de liquides éliminés avant la trempe et un faible poids de résidus solides évite de longs délais et améliore les conditions de santé et de sécurité lors de la démolition des réfractaires. Par conséquent, il est important de s'assurer que toutes les techniques et expériences disponibles sont étudiées et utilisées. La figure 1 montre le taraudage de la salamandre inférieure au haut fourneau 2 de l'aciérie de Visakhapatnam.

Fig 2 Taraudage de la salamandre inférieure au BF2 de l'aciérie de Visakhapatnam