LU87198A1 - Panneau de refroidissement pour four a cuve - Google Patents

Description

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PANNEAU DE REFROIDISSEMENT POUR FOUR fl 'UVE

La présente invention concerne un panneau de refroidissement pour four â cuve, comprenant une plaque en fonte dans Laquelle sont noyés des tuyaux 5 de refroidissement s'ouvrant sur l'une des faces principales de la plaque.

On connaît actuellement deux grandes catégories de systèmes de refroidissement pour four à cuve et, plus particulièrement, pour les hauts-fournaux, à 10 savoir le système à boîte de refroidissement et le système â plaques de refroidissement encore couramment désignés par leur appellation anglo-saxonne "Stave coolers".

Les plaques de refroidissement sont constituées 15 par des panneaux rectangulaires en fonte, réalisés par moulage. Ces plaques sont traversées intérieurement et parallèlement à Leur face principale par des conduites ou serpentins de refroidissement. Une telle plaque est, par exemple, décrite dans le 20 document ÜE-C2-2903104.

Ces plaques sont généralement boulonnées sur la face intérieure du blindage et garnissent entièrement celle-ci. Elles présentent par rapport aux boîtes de refroidissement l'avantage de former un écran ther-25 mique derrière te blindage et d'assurer un refroidissement plus uniforme qui compense mieux les montées subites et locales de température, par opposition au refroidissement Local et isolé d'une boîte de refroidissement et permettent, en outre, un 30 refroidissement par vaporisation.

Compte tenu des conditions thermiques, les plaques de refroidissement n'ont, jusqu'à présent, pu être utilisées seules, et on a toujours dû les associer à des briques réfractaires, même en sachant 35 qu'il existe une mauvaise compatibilité entre les briques réfractaires et La fonte. On a donc généralement construit, à l'intérieur du four après la mise en place des plaques, une épaisse maçonnerie en - 2 - briques réfractaires. Ce briquetage est toutefois soumis â une usure importante dont L'origine est â La fois mécanique, thermique et chimique. En outre, â cause de La mauvaise compatibiLïté entre La fonte et 5 Les briques réfractaires, notamment du point de vue thermique, Les diLatations thermiques verticaLes entraînent rapidement un détachement de La maçonnerie réfractaire des pLaques de refroidissement. Des pans entiers de La maçonnerie réfractaire peuvent ainsi 10 s'effondrer et arracher ou entraîner dans Leur chute Les parties avoisinantes de La maçonnerie.

Bien qu'en cas de disparition de La maçonnerie, iL se reforme sur La face intérieure des pLaques de refroidissement des dépôts appeLés "garni" qui dispa-15 raissent et se reforment, à Leur tour, périodique ment, Les pLaques sont toutefois beaucoup pLus vuLnê-rabLes après La disparition de La maçonnerie réf ractaire.

On a essayé de remédier à ces carences en 20 prévoyant sur Les pLaques des nez qui font saiLLie sur La face intérieure des pLaques dans Le but â d'assurer un meiLLeur accrochage de La maçonnerie.

On a toutefois dû constater que ces nez constituent une des parties Les pLus vuLnérabLes des pLaques.

25 On a êgaLement essayé de Loger dans La face intérieure des pLaques des briques réfractaires dans Le but de réduire Les soLLicitations thermiques s'exerçant sur Les pLaques de refroidissement et de favoriser La formation et L'accrochage du "garni" sur 30 La face intérieure des pLaques après La disparition de La maçonnerie réfractaire.

Tous ces remèdes n'ont pas apporté Les rêsuLtats souhaités et, jusqu'à présent, iL n'était pas possibLe d'aLLonger efficacement La durée de vie des 35 parois de hauts-fourneaux et de réduire La fréquence des nécessités de réfection.

Le but de La présente invention est de prévoir un nouveau panneau de refroidissement qui permet 1 t, - 3 - d'alLonger sensiblement la durée de vie des panneaux de refroidissement.

Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un panneau du genre décrit dans le 5 préambule qui est essentiellement caractérisé par une épaisse couche de béton réfractaire appliqué sur L'autre face principale avant le montage de la plaque et intimement lié à cette face et par une structure profilée moulée dans ladite autre face de la plaque 10 en fonte pour améliorer l’accrochage de ladite couche à la plaque.

Le mérite de la présente invention est d'avoir radicalement abandonné l'idée préconçue de la nécessité d'un briquetage réfractaire et d'avoir conçu un 15 panneau de refroidissement composite qui possède sa propre protection réfractaire et ne nécessite plus de maçonnerie à L'intérieur du four.

Contrairement à l'état de la technique, selon Lequel il y avait toujours deux éléments distincts, à 20 savoir les plaques en fonte et la maçonnerie réfrac taire, qui, de surcroît, avaient une mauvaise compatibilité mutuelle, la présente invention prévoit un élément unique et composite dans Lequel, deux matières, certes de natures différentes, mais à 25 propriétés complémentaires, sont intimement liées l'une à l'autre.

Alors que dans les installations classiques de refroidissement, les maçonneries réfractaires étaient plus ou moins autoportantes, c'est-à-dire que chaque 30 brique devait contribuer au support de toutes Les briques se trouvant au-dessus d'elle, les panneaux selon la présente invention, notamment leur couche de béton réfractaire, sont tout à fait indépendants Les uns des autres. Ceci signifie qu’un effondrement 35 local de béton réfractaire n'a plus de conséquences néfastes sur les panneaux avoisinants.

Etant donné que les panneaux sont indépendants les uns des autres, Les dilatations thermiques diffé- 1 i - 4 - rentieLLes affectent beaucoup moins La Liaison entre Le béton réfractaire et La fonte. IL est même possibLe d'éLiminer presque compLètement ce probLème en prévoyant des fentes de diLatation dans La couche 5 de béton, orientées de manière appropriée en fonction de La direction des soLLicitations thermiques et mécaniques.

Un autre avantage important des panneaux seLon La présente invention est La possibiLitê de Les 10 fabriquer entièrement à L'usine et de Les bouLonner en une seuLe phase de travaiL au bLïndage du four, aLors que jusqu'à présent La réfection d'un hautfourneau impLiquait deux phases successives de travaiL, à savoir d'abord Le montage des pLaques et, 15 ensuite, La mise en pLace de La maçonnerie réfractaire. InutiLe de dire que Le raccourcissement du temps de mise hors service d'un four pour La confection de sa paroi constitue un atout économique considérabLe.

20 Par aiLLeurs, iL faut noter que La préfabrica tion des panneaux notamment L'appLication à L'usure du béton réfractaire sur Les pLaques en fonte peut être réaLisé dans des conditions optimaLes favorabLes à une bonne adhérence du béton à La fonte comparé à 25 i L'adossement d'un mur réfractaire contre La garniture de pLaques en fonte dans Le four.

IL est d'aiLLeurs préfêrabLe d'améLiorer L'adhérence entre La couche de béton et La pLaque en fonte par une structure profiLêe de La face intê-30 rieure de ceLLe-ci. Cette structure peut être constituée de rainures de section rectanguLaire, par des ondulations ou des aiLettes s'étendant dans Le sens horizontaL du panneau après son montage. ELLe peut égaLement être constituée par des redents 35 isoLés, de section ovaLe ou arrondie.

D'autres particuLaritês et caractéristiques ressortiront de La description de queLques modes de réaLisation avantageux, présentés ci-dessous, à titre -5- d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un panneau de 5 refroidissement selon La présente invention,- ta figure 2 montre une vue analogue d'un second mode de réalisation d'un panneau de refroidissement; ta figure 3 montre une vue analogue d'un troisième mode de réalisation d'un panneau de 10 refroidissement; la figure 4 montre une vue analogue d’un quatrième mode de réalisation d'un panneau de refroidissement; la figure 5 montre une vue en coupe verticale 15 d'un cinquième mode de réalisation d'un panneau de refroidissement et, la figure 5a montre une vue en coupe suivant le plan a-a sur la figure 5.

Les figures 1 à 4 présentent toutes une vue en 20 perspective à partir d'une coupe verticale trans versale au niveau d'une conduite de refroidissement et avec arrachement partiel de La couche en béton pour illustrer 1e profilage de la face intérieure de la plaque en fonte.

25 La figure 1 montre un panneau de refroidissement , selon La présente invention comprenant une plaque 12 en fonte moulée dans laquelle sont noyés, de façon connue en soi, des tubes 14 pour La circulation d'un liquide de refroidissement.

30 La face intérieure de cette plaque 12 comporte des rainures 18 horizontales, de section carrée ou rectangulaire comparable aux rainures existant dans les plaques de refroidissement connues. Toutefois, contrairement aux plaques connues dans lesquelles on 35 a noyé des briques réfractaires dans ces rainures 18 qui ne présentent pas une adhérence optimaLe avec La fonte, le panneau de refroidissement 10 comporte sur la face intérieure de la plaque 12 une épaisse couche ' r - 6 - 16 de béton réfractaire qui est intimement Lief avec La pLaque 12 par La pénétration des nervures dans Les rainures 16.

Le béton réfractaire constituant La couche 16 5 est un béton dense à basse teneur en ciment. Son constituant de base est Le carbure de siLicium. Des essais ont été réaLisês avec un teL béton d'une densité supérieure à 2,5 et d'une conductivité thermique supérieure à 5 W/mK. La résistance au CD seLon 10 Les normes HSTMc288 était La cLasse fi.

Des essais de résistance aux aLcaLins n'ont montré aucune détérioration visibLe après une attaque pendant 200 heures par Les vapeurs de K2CQ3 à une température de 1000° C. Des essais Jourdan à 15 L'abrasion ont montré une perte en poids inférieure à 2 % après 500 tours.

Le panneau 20 du mode de réaLisation de La figure 2 est comparabLe au panneau 10 de La figure 1 à La différence que Les rainures 28 dans La face 20 intérieure de La pLaque 22 ont une section arrondie et se présentent gLobaLement sous La forme d'onduLations horizontaLes. La forme arrondie des rainures 28 contribue à empêcher Les amorces de rupture dans La fonte et dans Le béton qui se 25 produisent généraLement aux arêtes vives et qui sont dues aux tensions internes occasionnées par Les gradients de température dans La fonte et dans Le béton et par Les dïLatations thermiques différen-tieLLes du béton et de La fonte.

30 Dans Le mode de réaLisation du panneau 30 de La figure 3, Le profiLage du panneau 20 de La figure 2 a été ampLifié de sorte que Les rainures sont maintenant définies par des aiLettes 38 de section sensi-bLement horizontaLe et s'étendant horizontaLement sur 35 La face intérieure de La pLaque 32. La Liaison entre

La couche de béton et La pLaque 32 est donc du type queue d'aronde à coins arrondis, c'est-à-dire que Les rainures définis entre Les aiLettes 38 s'éLargissent i * - 7 - à L'approche de La face intérieure de La pLaque 32. Cette conception du profiLage de La face intérieure de La pLaque 32 contribue à un meiLLeur accrochage de La couche de béton réfractaire 36 à La pLaque 32.

5 Le panneau de refroidissement 40 du mode de réaLisation de La figure 4 présente un profiLage de La face intérieure de La pLaque 42 constitué par des redents isoLês 48 disposés en quinconce et ayant sensibLement La section des aiLettes 38 du mode de 10 réaLisation de La figure 3. Cette conception présente L'avantage par rapport au mode de réaLisation de La figure 3 d'une diminution du risque de fissures verticaLes dans Le profiLage de La pLaque 42 par suite des soLLicitations verticaLes. Ces 15 risques de fissuration sont Les pLus grands au niveau des tubes de refroidissement, c'est-à-dire aux endroits où Les gradients de température sont Les pLus éLevés.

Le panneau 50 du mode de réaLisation de La 20 figure 5 est comparabLe au panneau 40 du mode de réaLisation de La figure 4, à L'exception que Les redents 58 de La face arrière de La pLaque 52 ont une forme sphérique au Lieu de La section apLatie des redents 48. La distribution en quinconce des redents 25 58 est iLLustrêe sur La figure 5a. Le profiLage est donc pLus marqué dans Le mode de réaLisation de La figure 5, ce qui contribue à une meiLLeure adhésion de La couche de béton réfractaire 56 sur La pLaque 52. La distribution des redents 58 assure un 30 refroidissement équiLibré et uniforme de La couche de béton réfractaire 56 et réduit, par conséquent, Les risques de fissuration.

Claims (9)

1. Panneau de refroidissement pour four à cuve comprenant une plaque (12) en fonte dans laquelle sont noyés des tuyaux de refroidissement C14) 5 s'ouvrant sur une des faces principales de la plaque (12), caractérisé par une épaisse couche de béton réfractaire appliquée sur l'autre face principale de la plaque (12) avant le montage de celle-ci et intimement liée à cette face et par une structure 10 profilée moulée de Ladite autre face de la plaque en fonte (12) pour améliorer l'accrochage de ladite couche (16) à la plaque (12).

2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure est constituée par 15 des rainures s'étendant dans le sens horizontal du panneau après montage.

3. Panneau selon La revendication Z, caractérisé en ce que les rainures (18) ont une section rectangulaire.

4. Panneau selon la revendication 2, carac térisé en ce que les rainures C28) ont une section arrondie se présentant sous forme d'ondulations.

5. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rainures sont définies entre 25 des ailettes C38) de section ovale et se présentent sous forme de queue d'aronde à coins arrondis.

6. Panneau selon La revendication 2, caractérisé en ce que ladite structure est formée par des redents isolés disposés en quinconce sur la face 30 intérieure de la plaque.

7. Panneau selon la revendication 6, caractérisé en ce que tes redents (48) ont une section aplatie en forme d'ovale rattachés par une nervure étroite à la plaque (42).

8. Panneau selon la revendication 6, carac térisé en ce que les redents (58) sont en forme d'ampoules sphériques.

9. Panneau selon L'une quelconque des revendi- ' r - 9 - cations 1-8, caractérisé en ce que La couche de béton comporte des fentes de dilatation.