Réparations capitales complètes des hauts fourneaux : rechargement, réparations de la coque et révision des équipements

Réparations capitales d'un haut fourneau

Les réparations capitales d'un haut fourneau sont celles qui sont entreprises après la fin d'une campagne du haut fourneau. Pendant les réparations capitales, les principaux travaux normalement entrepris sont : (i) le rechargement du fourneau, (ii) les réparations des parties endommagées de la coque, (iii) la révision majeure de tous les équipements avec remplacement des composants usés, (iv) le remplacement des équipements, instruments et éléments d'automatisation devenus obsolètes ou ayant atteint leur durée de vie utile, et (v) les travaux de modification dont le besoin a été ressenti pendant l'exploitation du haut fourneau lors de la campagne qui vient de se terminer.

Puisque la campagne d'un haut fourneau dure longtemps (10 à 20 ans), une mise à niveau technologique a lieu pendant cette période. Il devient donc nécessaire d'incorporer ces caractéristiques de mise à niveau technologique dans le haut fourneau pendant les réparations capitales. Cela maintient le haut fourneau à jour pour sa nouvelle campagne.

Les réparations capitales offrent également l'opportunité à l'usine sidérurgique d'améliorer les caractéristiques du revêtement du fourneau et d'augmenter le volume interne et donc la capacité du haut fourneau. L'amélioration des caractéristiques du revêtement aide également à prolonger la durée de vie de la campagne du haut fourneau.

Planification des réparations capitales

Les réparations capitales du haut fourneau sont normalement une activité limitée dans le temps qui doit être terminée dans les plus brefs délais et dans le budget alloué ; une planification précise et détaillée est donc très importante pour l'achèvement réussi des réparations capitales. La planification doit être faite au niveau de la minute. Le succès de l'achèvement en temps voulu des réparations capitales dans les coûts estimés dépend de la précision et du détail de la planification effectuée.

Les principales activités à planifier pour les réparations capitales du haut fourneau comprennent : (i) les travaux préparatoires, (ii) les activités d'ingénierie, (iii) l'arrêt du soufflage, la vidange du salamandre et le refroidissement du fourneau, (iv) la mise en place des accès pour le personnel et les matériaux dans le fourneau ainsi que l'éclairage, la ventilation et les plateformes de travail pour l'intérieur du fourneau, (v) le démontage des anciens réfractaires, plaques de refroidissement/échelle usées et bourrages ainsi que l'évacuation des débris, (vi) la découpe et l'enlèvement des plaques de coque endommagées et l'approvisionnement et le soudage de nouvelles plaques de coque, (vii) l'approvisionnement et l'installation des réfractaires du fourneau, (viii) la révision des équipements avec le remplacement des composants usés, (ix) le remplacement complet des équipements, instruments et éléments d'automatisation obsolètes y compris leur approvisionnement, (x) la réalisation des travaux de modification là où c'est nécessaire, (xi) la réalisation des travaux de révision, maintenance et modification dans les halles de coulée, silos de charge, postes de pompage, usine de nettoyage des gaz et usine de granulation de scories, etc., (xii) les essais de pression du fourneau et le séchage, le préchauffage et le refroidissement des réfractaires, (xiii) le redémarrage du fourneau et la confection des trous de coulée, et (xiv) la première coulée de scories et de métal dans la nouvelle campagne, etc.

La planification pour le personnel et les matériaux, y compris les consommables, ainsi que pour les équipements de levage, outils et accessoires sont des activités de planification importantes. La planification du personnel est très importante car une grande main-d'œuvre est nécessaire pour une courte période. Parmi le personnel, les maçons, les ajusteurs et les soudeurs qualifiés sont les catégories de personnes les plus demandées pendant les réparations capitales. En général, ces catégories de personnes ne sont pas disponibles localement en nombre suffisant et doivent être apportées de l'extérieur.

La logistique des matériaux est également importante pour la planification, car les réparations capitales impliquent le mouvement d'une grande tonnage d'une variété de matériaux en un court intervalle de temps. La flotte de transport doit correspondre à cette exigence. Puisqu'une grande quantité de débris est générée pendant les réparations capitales, la zone de décharge des débris doit être identifiée, qui ne soit pas trop loin du site de réparation. La distance de la zone de décharge influence le besoin en flotte de transport.

La mécanisation des travaux de réparation capitales réduit le temps d'arrêt du fourneau et a son effet sur la planification. La planification des réparations doit être faite après avoir pris une décision concernant l'étendue de la mécanisation pendant les réparations. La mécanisation totale du travail nécessitera la disponibilité de machines de débriquage de taille adaptée à l'intérieur du haut fourneau, de pelles hydrauliques et/ou de chargeuses compactes, de convoyeurs portables, de chariots élévateurs, d'élévateurs pour le levage des matériaux, etc.

La planification est également nécessaire pour le stockage systématique des articles de réparation capitales afin que ces articles soient disponibles au moment voulu sans perte de temps.

Le temps nécessaire pour les réparations capitales diminue si certains travaux, qui peuvent être effectués en parallèle, sont planifiés de cette manière. Cependant, lors de la planification de travaux en parallèle, la sécurité du personnel doit être gardée à l'esprit. Un nombre suffisant d'articles de sécurité tels que casques, gants, chaussures de sécurité, masques, lunettes de soudeur, appareils respiratoires, détecteurs de CO et équipements de sécurité électrique, etc., doivent être planifiés.

Les activités de planification des réparations capitales pour le haut fourneau commencent longtemps avant que le fourneau ne soit réellement arrêté pour les réparations. Elles commencent par l'établissement de la liste de tous les articles de travail majeurs et mineurs qui doivent être entrepris pendant les réparations capitales. Après l'établissement de la liste, une estimation approximative du coût des réparations capitales est faite et les approbations pour cette estimation approximative sont obtenues afin que les articles à long délai de livraison puissent être commandés pour assurer leur livraison en temps voulu. Le coût des réparations capitales est mis à jour avec l'achèvement de la planification.

Lorsque la planification détaillée est terminée, des diagrammes de Gantt et des diagrammes PERT sont réalisés pour le suivi rapproché de l'avancement des travaux de réparation capitales.

Activités préparatoires et d'ingénierie

Les activités préparatoires sont celles qui sont réalisées pendant que le fourneau est encore en marche. Ces activités facilitent la disponibilité des matériaux en temps voulu pendant les réparations capitales et évitent les retards à ce moment. Exemples : préparation pour la vidange du salamandre, mise à disposition d'eau à la bonne pression au sommet du fourneau pour la trempe et le refroidissement du fourneau après la vidange du salamandre, mise à disposition des installations pour l'installation de ventilateurs et d'éclairage à différents niveaux du haut fourneau, mise à disposition d'espaces de stockage et stockage des matériaux dans ces stockages à différentes parties et niveaux du haut fourneau pour réduire le mouvement des matériaux au moment des réparations capitales, fabrication de plateformes de travail à utiliser pendant les réparations capitales, dont certaines peuvent être suspendues depuis le sommet, mise en place d'installations au sommet du fourneau pour la suspension de la plateforme de travail à utiliser pendant les réparations capitales, installation d'équipements de levage et d'accessoires tels que treuils, palans, etc. qui seront utilisés pendant les réparations capitales, câblage temporaire si nécessaire pour les ventilateurs, l'éclairage et d'autres équipements temporaires à utiliser pendant les réparations capitales, mise à disposition de matériaux d'échafaudage suffisants qui peuvent être assemblés rapidement à l'intérieur du fourneau, etc.

Certains des travaux mentionnés ci-dessus nécessiteront des activités d'ingénierie comme la préparation de dessins de fabrication, le routage de câbles et tuyaux temporaires, l'installation de pompes de surpression pour l'eau, etc.

Arrêt du soufflage, vidange du salamandre et refroidissement du haut fourneau

Le processus d'arrêt du soufflage du haut fourneau est expliqué dans un article distinct disponible sous le lien https://www.ispatguru.com/methods-of-shutting-down-a-blast-furnace/. Une précaution est nécessaire pendant l'arrêt du soufflage. L'eau et la vapeur utilisées pendant l'arrêt pour le refroidissement des gaz du sommet se dissocient en hydrogène et oxygène. Une quantité accrue d'hydrogène et d'oxygène peut former un mélange explosif et donc une surveillance continue de l'analyse des gaz du sommet est essentielle. Le gaz du sommet est normalement analysé dans un chromatographe en phase gazeuse.

Le processus de vidange du salamandre est expliqué en détail dans les articles disponibles sous les liens https://www.ispatguru.com/methods-of-shutting-down-a-blast-furnace/ et https://www.ispatguru.com/salamander-tapping-for-capital-repairs-of-blast-furnace/.

La trempe et le refroidissement du fourneau avec de l'eau pulvérisée depuis le sommet du fourneau est une activité importante qui est entreprise après la vidange du salamandre. Cela est fait pour accélérer le refroidissement du fourneau à la température ambiante. Cependant, la quantité d'eau pulvérisée au début doit être contrôlée afin d'éviter la formation de mélanges explosifs due à la dissociation de l'eau en hydrogène et oxygène. La quantité d'eau peut être augmentée après que la température du fourneau descende à un niveau où la réaction de dissociation de l'eau ne se produit plus.

Après le refroidissement du fourneau, celui-ci est purgé à l'azote pour l'élimination des gaz nocifs (monoxyde de carbone, etc.) qui peuvent être présents dans le fourneau.

Activités de réparations capitales

Les réparations capitales du fourneau commencent après son refroidissement. Elles débutent par l'obturation de la conduite de gaz de haut fourneau, l'ouverture des ouvertures permanentes prévues dans le fourneau, l'enlèvement des tuyères, refroidisseurs et tuyaux de soufflage et le démontage des équipements du sommet pour révision. La coque du fourneau est découpée de manière planifiée à des endroits appropriés pour l'entrée du personnel, des matériaux et des machines. Des dispositions sont prises pour l'éclairage et la ventilation à l'intérieur du fourneau pour que les gens puissent travailler à l'intérieur. Après cela, le fond du creuset est inspecté pour s'assurer que tout le salamandre a été enlevé et que le fourneau a un creuset propre. Si du salamandre reste, il doit être enlevé en le desserrant. Parfois, le lessage à l'oxygène ou l'utilisation d'explosifs est nécessaire pour l'enlèvement du salamandre restant.

Après avoir assuré un creuset propre, le travail de démontage de l'ancien revêtement commence. Pour gagner du temps de démontage, une machine de débriquage montée sur une plateforme suspendue mobile est utilisée dans certains fours. Le démontage est suivi par l'évacuation des débris et le nettoyage, qui est généralement fait en déployant une pelle hydraulique et un convoyeur temporaire. Après la fin du nettoyage, le travail de réparation réel commence selon la planification, qui comprend les réparations de la coque, l'érection des plaques de revêtement de la gorge et des échelles de refroidissement, et le revêtement réfractaire.

Le travail de revêtement réfractaire est un travail massif et est le travail principal qui doit être effectué à l'intérieur du fourneau. Normalement, il est effectué en parallèle sur plusieurs fronts en utilisant des plateformes suspendues. Il est très important que les débris du revêtement de la plateforme de niveau supérieur ne tombent pas sur les plateformes de niveau inférieur. Il est également important qu'il soit effectué sous la supervision étroite d'ingénieurs réfractaires 24 heures sur 24 pour assurer l'intégrité du revêtement réfractaire. La présence de l'ingénieur réfractaire est également nécessaire pour la prise de décisions sur place.

Activités après l'achèvement du revêtement réfractaire

Après l'achèvement du revêtement réfractaire, tous les débris de revêtement doivent être enlevés et le revêtement doit être inspecté par une équipe de cadres avec le contractant pour assurer la qualité et l'intégrité du travail de revêtement. Une fois cela vérifié, les matériaux d'érection doivent être retirés du fourneau. Ensuite, les plaques de coque découpées pour l'entrée sont ressoudées et le revêtement est refait dans ces zones à nouveau sous la supervision d'un ingénieur réfractaire. Les équipements du sommet sont remontés et les ouvertures permanentes sont fermées. Après cela, les refroidisseurs, tuyaux de soufflage et tuyères sont remis en place et le fourneau est testé sous pression. Après cela, le fourneau est prêt pour le séchage, le préchauffage et le refroidissement des réfractaires qui doivent être effectués selon le calendrier de séchage, préchauffage et refroidissement. Après le refroidissement, il y a un besoin d'inspection des réfractaires. De nos jours, dans de nombreux fours pour accélérer le processus, les parties de préchauffage et d'inspection de ces activités sont dispensées. Il y a des cas où l'on est passé directement au redémarrage après le test de pression. Cependant, ce n'est pas souhaitable.

Après cela, le fourneau est redémarré. Les détails du séchage du fourneau et du processus de redémarrage sont donnés dans un article distinct sous le lien https://www.ispatguru.com/the-process-of-blowing-in-of-a-blast-furnace/.

Exigences générales

Les réparations capitales sont un travail gigantesque qui doit être réalisé dans un espace limité. Une grande main-d'œuvre appartenant à un grand nombre de contractants travaille en même temps. De plus, le travail est effectué de manière importante simultanément dans les postes de pompage, silos de charge, usine de granulation de scories, atelier, etc. Le travail de revêtement réfractaire dans l'espace confiné du haut fourneau et le travail simultané dans d'autres endroits nécessitent une coordination et une supervision efficaces et étroites pour éviter toute confusion et malentendu. Les communications pendant les réparations capitales doivent être parfaites et tous les documents qui nécessitent une référence doivent être disponibles sur le site. Ainsi, le bureau de chantier des réparations capitales est un point névralgique des réparations capitales et doit être renforcé 24 heures sur 24 avec l'affectation de cadres supérieurs qui peuvent prendre des décisions au moment voulu. Aussi, pendant les réparations capitales, tout problème lié aux relations industrielles doit être évité dans l'usine.

Sécurité et services d'urgence

La sécurité du personnel, des matériaux et des machines est la nécessité la plus importante pendant les réparations capitales. Même un petit accident peut retarder l'achèvement des réparations de plusieurs jours et un grand accident peut causer une catastrophe. En plus, les accidents ont un grand effet démoralisant sur la main-d'œuvre. Par conséquent, une supervision de la sécurité 24 heures sur 24 par des inspecteurs de sécurité avec le pouvoir d'arrêter le travail en cas de violation de la sécurité est très importante. Il est préférable de prévenir l'inspecteur d'usine à l'avance des réparations capitales entreprises au haut fourneau.

Il est également important que des installations adéquates de lutte contre l'incendie soient disponibles à tous les étages du haut fourneau. Même un petit incendie pendant les réparations capitales a le potentiel de perturber complètement le calendrier des réparations capitales. Les grands incendies peuvent causer une catastrophe. La disponibilité 24 heures sur 24 de camions de pompiers et de pompiers est nécessaire pendant les réparations capitales.

Le site de réparations capitales du haut fourneau doit disposer de premiers secours et de la disponibilité 24 heures sur 24 d'une ambulance pour faire face aux urgences.

Ci-dessous sont présentées quelques photographies (Fig 1, 2 et 3) prises pendant les réparations capitales du HF 1 de l'usine sidérurgique de Visakhapatnam en 2013.

Fig 1 Photographies des réparations capitales du HF 1 à l'usine sidérurgique de Visakhapatnam

Fig 2 Photographies des réparations capitales du HF 1 à l'usine sidérurgique de Visakhapatnam

Fig 3 Photographies des réparations capitales du HF 1 à l'usine sidérurgique de Visakhapatnam