Accidents
haut Fourneau
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Le fonctionnement d'un haut fourneau n'est pas sans risque. La température très élevée nécessaire pour faire fondre le fer est un des éléments dont il faut tenir compte. Les risques augmentent avec l'ancienneté du four: le revêtement intérieur est usé, fracturé, certaines boites de refroidissement sont hors-fonction et il y a de plus en plus de petits dégats à la structure du four. Ce sont ces conditions qui peuvent faire d'un incident une catastrophe majeure avec mort d'homme.

Blow out

Le blow out est assez courant et se produit quand la charge se bloque et retombe brusquement dans le four. On limite cet incident (qui a un effet néfaste sur la qualité de la fonte des coulées suivantes) en utilisant des charges bien calibrées (boulettage) et en utilisant des matières premières dont la qualité est la plus constante possible. On essaie également de maintenir les vents chauds aussi constants que possible: une réduction du débit peut provoquer un affaisement et la formation de gros blocs agglomérés.

Coulée irrégulières

Une coulée insuffisante peut se produire parce que le creuset n'est pas assez chaud pour maintenir la fonte suffisamment liquide. La fonte dans le four a la même viscosité que l'eau (mais un poids bien plus important et une température extrème). Il faut rapidement évacuer les produits à la base du four pour éviter que le niveau de la fonte ne monte trop et atteigne les tuyères. Si la coulée est insuffisante, on injecte de l'oxygène pur via une lance par le trou de coulée. Cet oxygène va oxider une partie de la fonte, apporter de la chaleur grace à la combution et faire une percée jusqu'à la fonte liquide.

Percée de tuyères

Les incidents les plus fréquents sont une percée d'une ou de plusieurs tuyères qui injectent l'air dans le four. Cette percée peut être causée par une montée des matières incandescentes à cause d'une coulée qui n'a pas pu être effectuée correctement ou par une chute de charge qui endommage le revètement intérieur près de la tuyère. C'est un incident assez courant dans la vie d'un haut fourneau, mais il faut évidemment tenter de l'éviter!

Percée de boites de refroidissement

Un autre incident qui peut se produire est une percée d'une ou de plusieurs boites de refroidissement. C'est un accident qui peut se produire parce que le débit de l'eau de refroidissement est trop faible. Il se forme des bouchons de vapeur qui bloquent le passage de l'eau, réduisant encore plus le débit et augmentant les dégats. Les boites de refroidissement sont en cuivre, et le cuivre fond à une température plus basse que l'acier. Les boites de refroidissement percées perdent leur eau dans le four, causant des problèmes qui deviennent rapidement incontrolables si on n'intervient pas (voir plus bas: explosion du four). Les boites de refroidissement percées sont mises hors circuit et remplies d'un ciment réfractaire.

Pannes électriques

Les pannes électriques peuvent compromettre sérieusement le fonctionnement du four.
  • Sans vents chauds, les matières en fusion maintenues à distance par le vent violent vont s'engouffrer dans le tuyères, les bouchant et/ou les détruisant.
  • Sans circulation d'eau, les boites de refroidissement peuvent fondre et rendre tout le four incontrolable à cause des fuites d'eau (il faut entre 80 et 100.000 litres d'eau à la minute pour refroidir les parois extérieures d'un four en régime normal).
C'est pour cela que les hauts fourneaux sont équipés de groupes électrogènes de secours, de pompes à eau et de ventilateurs qui peuvent prendre le relais très rapidement. Le cowper le plus près du haut-fourneau a sur son toit un réservoir d'eau de secours qui est automatiquement mis en fonction quand il y a une chute de pression d'eau.

Explosion du four

L'accident ultime est l'explosion du four. Cette explosion ne se produit que quand des circonstances particulières sont réunies car les produits normalement présents dans le four ne sont pas assez réactifs pour exploser. L'atmosphère à l'intérieur du four est réductrice, ce qui limite les risques d'explosion. Il faut que le four soit en malfonction pour qu'une explosion puisse se produire.

A l'origine, il y a généralement présence d'hydrogène dans le four, causé par des fuites des boites de refroidissement. L'eau est décomposée en oxygène et hydrogène à cause de la température élevée dans le four. Cette réaction est endothermique et peut produire une région trop froide dans le four.

L'oxygène est rapidement lié (il y a un manque d'oxygène dans le four), mais l'hydrogène reste dans le four. Si les fuites sont limitées, l'hydrogène est évacué avec les gaz brulés. Le taux d'hydrogène dans ces gaz est controlé très précisément, justement pour éviter une explosion.

Contrairement aux produits normalement présents dans le four, l'hydrogène peut brusquement exploser. Une petite explosion ne porte pas à conséquence (les clapets de surpression s'ouvrent automatiquement et il se produit un blow out), mais une explosion plus importante peut détruire la structure du four. Le four est construit pour résister au poids des étages supérieurs, mais n'est pas vraiment prévu pour résister à une explosion à l'intérieur.

Les parois peuvent se fissurer, laissant sortir la charge incandescente (selon l'endroit, des cokes en fusion, du minérai incandescent, de la fonte liquide,...). La fonte liquide est tout aussi "liquide" que de l'eau (la fonte liquide n'est pas du tout visqueuse comme l'acier en fusion), mais sa température est nettement plus élevée et sa masse est importante. Une coulée de fonte en fusion peut détruire un mur épais aussi facilement qu'une une vague détruit un chateau de sable sur la plage. L'explosion endommage également des conduites de refroidissement, provoquant des fuites d'eau importantes. Tous ces produits combinés peuvent spontanément s'enflammer en contact avec l'oxygène de l'air (le fonctionnement du four est stabilisé en limitant l'apport d'air et donc d'oxygène). C'est l'explosion des matières qui sortent du four qui causent le plus de dégats. Après une explosion, le four est bon pour la ferraille: tenter de le réparer coûte plus cher que d'en construire un nouveau.

Explosion dans les torpilles

Un autre accident qui s'est produit quand on est passé des réservoirs à fonte ronds à des réservoirs en forme de torpille allongée: le remplissage des réservoirs ronds est relativement simple et de l'eau présente dans le réservoir peut librement s'échapper. Dans une torpille, l'ouverture est limitée et de l'eau peut former des poches. Une partie de la fonte se fige au contact de l'eau et forme un bouchon, l'eau se vaporise, la pression monte et la torpille peut exploser.

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