Refroidissement
haut Fourneau
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Four démonté, avec le revêtement intérieur enlevé


Les blocs de refroidissement (Clabecq)
La circulaire à vent chaud, les descentes de vent et les tuyères ont été démontées.


Pompes à eau de secours (Duisburg)

Un haut fourneau produit énormément de chaleur: la température peut monter à 2000° au centre du four. Le four se compose d'un manteau en acier et d'un revêtement intérieur composé de plusieurs couches de briques réfractaires. Ces briques servent d'isolant et gardent la chaleur à l'intérieur (l'acier devient malléable bien avant son point de fusion). Les briques réfractaires s'usent tout au long du cycle de fonctionnement du four (la campagne du four) qui est d'environ 10 ans.

La première photo est une découpe du four. On voit très bien les boites de refroidissement qui pénètrent à l'intérieur du four, il y en a environ 1500 par four. Ces boites sont protégées par une épaisse couche de briques réfractaires. Les boites de refroidissement ne peuvent jamais dépasser la couche de briques réfractaires.

On utilise aussi bien des systèmes en vase clos que des système mi-ouverts où l'eau en fin de cycle est récoltée dans un bassin au pied du four. Le systèmer en vase clos est utilisé dans les installations modernes. Un haut fourneau a besoin d'environ 80.000 litres d'eau par minute: les canalisations d'eau (généralement vertes) sont proéminentes sur les fours. Plus les briques réfractaires sont usées, et plus le refroidissement devient primordial.

Les cowpers sont généralement surmontés d'une réserve d'eau pour alimenter le circuit de refroidissement en cas de défaillance du circuit électrique. La réserve d'eau est à peine suffisante pour permettre aux moteurs diésel de prendre le relais en cas de coupure de courant (il faut environ une minute pour que les pompes auxiliaires montent en puissance).

Les boites de refroidissement servent à évacuer le surplus de chaleur. De l'eau sous pression y circule constamment. Il s'agit généralement de boites en cuivre (ce qui assure un bon tranfert thremique). Si le débit de l'eau tombe en dessous d'une certaine valeur, l'eau se met à bouillir, forme un bouchon de vapeur et n'assure plus le refroidissement. Les blocs de refroidissement peuvent fondre (la température de fusion du cuivre est inférieure à celle de l'acier).

Une boite de refroidissemnt qui fuit se remarque indirectement à cause de la présence d'hydrogène dans le gaz de haut fourneau. La composition du gaz de haut fourneau est continuellement controlée, non seulement pour détecter les fuites d'eau, mais aussi pour assurer le fonctionnement le plus économique possible du four. La pression de l'eau est supérieure à la pression des gaz dans le four, et l'eau a donc tendance à entrer dans le four et à imprégner les briques réfractaires. L'eau en contact avec la matière en fusion se décompose en oxygène et hydrogène. Un pourcentage de 2% d'hydrogène dans le gaz de haut fourneau signale une perte d'eau qui doit rapidement être réparée.

Il faut localiser les boites qui fuient, dévier la circulation d'eau (by-pass) et boucher la boite avec un ciment réfractaire. Cette boite ne peut plus être utilisée.

Si la fuite ne peut pas être localisée, l'eau produit un refroidissement localisé. Les matières en fusion peuvent se figer et mettre le four hors d'usage. La coulée s'effectue plus lentement à cause de la température plus basse, et il est souvent nécessaire d'ouvrir un trou de coulée à la lance à oxygène pour dégager le passage. Le niveau des matières en fusion peut monter s'il n'est pas possible d'évacuer en temps voulu la fonte et le laitier. Le four peut être endommagé si le niveau atteint les tuyères.

Un pourcentage trop élevé d'hydrogène peut également produire une explosion; c'est ce qui s'est produit en Engleterre le 8 novembre 2001 dans un four de Corus. La cause primaire était une surcharge électrique dans les pompes à eau. Il n'était pas possible de relancer les pompes tant qu'il y avait la surcharge électrique. Le haut fourneau est ainsi resté de longues minutes sans refroidissement. C'est pour cela qu'on préfère les pompes de secours alimentées par un groupe diésel, qui permet de continuer le refroidissement, même quand les installations électriques sont défaillantes (dernière photo, prise à Duisburg).

L'eau de refroidissement peut aussi être utilisée pour "laver" les gaz de haut fourneaux qui sont fort chargés en poussières et particules diverses. Tous les hauts fourneaux n'utilisent pas un tel système de filtration qui nécessite un bassin de décantation pour séparer les poussières de l'eau qui est réutilisée. les poussières sont récupérées, séchées et agglomérées et renvoyées dans le four: il s'agit en fait de poussière de minérai et de coke.

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