Structure
Le four lui-même est un haut puits vertical qui consiste en une coque d’acier avec un revêtement réfractaire de brique réfractaire et de graphite. Cinq sections peuvent être identifiées. Au fond se trouve un foyer à côtés parallèles où s’accumulent le métal liquide et les scories, et qui est surmonté d’un cône tronqué inversé connu sous le nom de bosh. L’air est insufflé dans le four par des tuyères, des buses refroidies à l’eau, fabriquées en cuivre et montées au sommet de la sole près de sa jonction avec le bosh. Une courte section verticale, appelée parallèle à la bosse ou tonneau, relie la bosse au cône vertical tronqué qu’est la cheminée. Enfin, la cinquième section, la plus haute, par laquelle la charge entre dans le four, est la gorge. Le revêtement de l’arche et du foyer, où se produisent les températures les plus élevées, est généralement constitué de briques de carbone, fabriquées par pressage et cuisson d’un mélange de coke, d’anthracite et de brai. Le carbone est plus résistant à l’action corrosive du fer fondu et du laitier que les briques réfractaires d’aluminosilicate utilisées pour le reste du revêtement. La qualité des briques réfractaires est mesurée par la teneur en alumine (Al203), de sorte que des briques contenant 63 pour cent d’alumine sont utilisées dans le parallèle de la bosse, tandis que 45 pour cent d’alumine sont suffisants pour la cheminée.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Jusqu’à récemment, tous les hauts fourneaux utilisaient le système à double cloche pour introduire la charge dans la cheminée. Cet équipement est constitué de deux cônes, appelés cloches, dont chacun peut être fermé pour assurer l’étanchéité aux gaz. En fonctionnement, le matériau est d’abord déposé sur la petite cloche supérieure, qui est ensuite abaissée sur une courte distance pour permettre à la charge de tomber sur la grande cloche. Ensuite, la petite cloche est fermée et la grande cloche est abaissée pour permettre à la charge de tomber dans le four. De cette façon, on empêche le gaz de s’échapper dans l’atmosphère. Étant donné qu’il est difficile de répartir uniformément la charge sur la section transversale du four avec ce système, et que l’action abrasive de la charge provoque l’usure des cloches de sorte que des fuites de gaz finissent par se produire, de plus en plus de fours sont équipés d’un sommet sans cloche, dans lequel le débit de matériau de chaque trémie est contrôlé par une porte réglable et la livraison à la pile se fait par une goulotte rotative dont l’angle d’inclinaison peut être modifié. Cette disposition permet de bien contrôler la répartition de la charge, puisque les portions successives de la charge peuvent être placées dans le four sous forme d’anneaux de différents diamètres. Le schéma de chargement qui donne le meilleur rendement du four peut alors être trouvé facilement.
Les principes généraux sur lesquels repose la conception des hauts fourneaux sont les suivants. La charge froide (principalement du minerai et du coke), entrant en haut de la cheminée, augmente en température en descendant, de sorte qu’elle se dilate. C’est pourquoi le diamètre de la cheminée doit augmenter pour permettre à la charge de descendre librement. En général, la paroi de la cheminée est déplacée vers l’extérieur selon un angle de 6° à 7° par rapport à la verticale. Finalement, la fusion du fer et du laitier a lieu, et les vides entre les solides sont remplis de liquide, de sorte qu’il y a une diminution apparente du volume. Cela nécessite un diamètre plus petit, et la paroi de la bosse est donc inclinée vers l’intérieur et fait un angle par rapport à la verticale compris entre 6° et 9°. Au fil des ans, les lignes internes du four qui lui donnent sa forme caractéristique ont subi une série de changements évolutifs, mais la principale altération a été une augmentation de la circonférence, de sorte que le rapport entre la hauteur et le parallèle de la bosh a été progressivement réduit à mesure que les fours sont devenus plus grands.
Pendant de nombreuses années, la méthode acceptée pour construire un four était d’utiliser la coque en acier pour donner de la rigidité à la structure et de soutenir la pile avec des colonnes en acier à intervalles réguliers autour du four. Avec les très grands fours, cependant, la masse est trop importante, de sorte qu’il faut utiliser une construction différente dans laquelle quatre grandes colonnes sont reliées à une poutre en caisson entourant le four à un niveau proche du sommet de la cheminée. La coque en acier prend toujours la plus grande partie de la masse de la pile, mais le sommet du four est soutenu indépendamment.