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Système d'isolation des chenets et des quilles dans les fours de réchauffage en sidérurgie. La présente invention concerne Les fours de sidérurgie, dans LesqueLs Les produits à réchauffer tels que brames ou biLLettes sont supportés par des chenets eux-mêmes soutenus par des quiLLes, et est relative à un système d'isolation de ces chenets et de ces quiLLes.
Les deux éléments, chenets et quiLLes appelés aussi Longerons, sont toujours constitués par des tubes de forme et de section diverses, dans LesqueLs circule L'eau de refroidissement. Les qui L Les sont Les tubes verticaux qui relient Les chenets ou tubes horizontaux aux châssis fixe et mobile du four. Les chenets et Les qui L Les doivent être refroidis par eau et par conséquent doivent aussi être isolés thermiquement.
Un mouvement relatif entre des ensembles mobiles et des supports fixes assurent L'avancement des produits dans Le four. Chenets et quiLLes sont donc soumis à des soLLicitations diverses et parfois antagonistes.
En effet : -ils doivent supporter des charges importantes tout en gardant un maximum de rigidité, même pendant Le
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déplacement des charges ; - iLs sont en permanence pLongés dans une enceinte portée à des températures pouvant atteindre 1. 300 C ;
Les déperditions calorifiques dans L'eau de refroidissement doivent être réduites dans toute La mesure du possible ;
Les sections des chenets doivent être étudiées pour présenter un minimum d'obstacle au rayonnement du four sur Les produits à réchauffer.
Avec d'autres critères moins déterminants ces quatre conditions sont à La base du système d'isolation suivant L'invention.
La résistance mécanique des tubes constituant chenets et quilles ne peut être assurée que s'ils restent à basse température, c'est pourquoi iL est obligatoire de créer une circulation d'eau dans tous Les supports de charge soumis à La température du four.
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Cette eau de refroidissement entraîne malheureusement une quantité de chaleur très importante et constitue ainsi une perte d'énergie très coûteuse. Pour L9 maintenir dans des Limites acceptables, iL faut isoler Le mieux possible Les chenets et Les qui L Les mais cette isolation des chenets crée un écran situé juste sous La face inférieure des brames et contrarie Leur chauffage par rayonnement.
Pour remédier à ces inconvénients iL a paru avantageux de créer suivant L'invention un système d'isoLation répondant au mieux à toutes ces exigences et adapté à L'isoLation de chenets simples ou bitubes et de quiLLes simples ou doubles. IL est caractérisé en ce qu'il consiste en un module constitué de nappes de fibres
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découpées à La forme appropriée à l'élément à garnir, empilées sur des tiges d'armatures, recomprimées et maintenues en place par des clips.
Suivant l'invention, pour permettre Le montage du mo- dule sur une quiLLe simple ou double Les nappes de fibres sont ouvertes. La fermeture des nappes, et donc du module, est réalisée par deux clames percées chacune de deux trous et destinées à relier les tiges d'armature situées de part et d'autre de La fente d'ouverture du moduLe.
EgaLement suivant L'invention un module pour chenet simple ou bitube comporte des anneaux d'armature ouverts profilés suivant Le périmètre enveloppant Le chenet simple ou Le chenet bitube à isoler et munis à leur périphérie d'une série de pattes perforées d'un trou destinées à recevoir Les tiges d'armatures. La face supérieure des nappes de fibres s'étend légère- ment au-delà de L'axe horizontal du chenet ou du tube supérieur du chenet double et La face supérieure du module est isolée par un dôme en béton.
Pour mieux faire comprendre L'invention celle-ci est décrite maintenant avec plus de détails sur La base des dessins annexés, à titre d'exemples uniquement, montrant en : Figure 1 une coupe longitudinale dans un module d'iso- Lation pour quille simple ;
Figure 2 une coupe transversale dans Le module de figure 1 ;
Figure 3 une coupe transversale dans un module d'iso-
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Lation pour quille double ; Figure 4 une coupe transversale dans un module d'iso- Lation pour chenet simple ; Figure 5 une coupe transversale dans un module d'iso- Lation pour chenet bitube, et Figure 6 une vue en élévation de L'armature du module d'isolation de figure 5.
Le système d'isolation suivant l'invention, appliqué à des quilles simples et doubles, est représenté dans Les figures 1 à 3. Le module d'isolation ici est constitué de trois parties : une armature flottante 1, un matelas en fibres 2 et des clames de fermeture 3.
L'armature 1 est constituée de simple tiges, huit pour Les quilles doubles 4 et cinq pour les quiLLes simples 5 ; elles sont munies à chaque extrémité d'un ctip 6 de maintien des nappes de fibres 2. La longueur des tiges est adaptée pour que les quilles soient garnies par un nombre exact de modules.
Le matelas en fibres 2 est constitué d'une série de nappes de fibres céramiques 2'd'une qualité résistant à 1. 4300 C et d'une densité de départ de 128 Kg/m3. Les pièces, de forme voulue, sont découpées à L'emporte-pièce, empilées dans les tiges 1 puis recompri-
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mées de manière à atteindre une densité de 240 Keg//3. Une fois comprimée ces nappes 2'sont maintenues en place par les clips 6.
Pour permettre Le montage des modules sur les quittes
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4, 5 Les nappes de fibres 2'doivent être ouvertes. Pour empêcher Le rayonnement chaud d'atteindre La quiLLe La fente 7 est réaLisée en chicane, comme on Le voit en figures 2 et 3.
Après La mise en place des modules, iL faut Les empêcher de se réouvrir. Des clames de fermeture 3, faites de plats métaLLiques percés de deux trous, relient Les tiges d'armatures 1 situées de part et d'autre de La fente 7.
Le système d'assemblage est très simple et La mise en place des modules est rapide. L'épaisseur de L'isoLation peut être importante car Les quiLLes n'engendrent pas de"traces noires".
Dans un compromis entre L'économie de matière et La déperdition dans L'eau on admet une épaisseur de fibre de 90 mm au moins.
Le système d'isoLation suivant L'invention s'applique aussi à des chenets, simples et bitubes (figures 4 à 6), mais dans ce cas Le module se compose de quatre
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parties : une armature métaLLique autoportante 11, un matelas isolant en fibres céramiques 12, une couche supérieure protectrice 13 en béton réfractaire et un dispositif d'accrochage 14 pour Le béton de couverture.
En effet, La position horizontale des chenets simples 15 ou bitubes 16 engendre des zones d'ombre continues sur Les produits réchauffés et Les modules empilés
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horizontalement subissent des soLLicitations mécaniques.
L'armature métaLLique de support 11 comprend :
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- des anneaux ouverts 17 faits en plats d'acier, profi Lés suivant Le périmètre enveLoppant Le ou Les tubes à isoLer et écartés entre eux d'environ 250 mm, cette cote devant être adaptée chaque fois au pas des plots disposés sur Les chenets ; - une série de pattes 18 perforées d'un trou 18', fixées aux anneaux 17 et répartis à La périphérie desdits anneaux, de teLLe façon que Leur écartement soit Le pLus réguLier possibLe et que La distance entre L'axe du trou et L'anneau soit de 20 mm ; - des tiges d'armature Lisses 19, coulissant Librement dans Les trous 18'des pattes 18 et dont La Longueur est égale à L'épaisseur du matelas de fibres 12 plus 20 mm ;
des rondeLLes cLips 20, s'accrochant aux tiges 18 avant Le premier anneau 17 et après chacun des anneaux suivants 17, Les deux clips 20 d'extrémité étant maintenus en place par un système de blocage, point de soudure ou autre moyen.
Le mateLas de fibres céramiques 12 est constitué comme pour Les quiLLes de nappes 12', qui sont empilées dans Les armatures puis recomprimées de manière à atteindre ici aussi une densité de 240 Kg/m3.
Une fois comprimées ces nappes 12'sont maintenues en place par Les anneaux d'armature 17, Les tiges d'armature 19 et Les clips 20.
La face supérieure 21 du matelas 12 est arrêtée à envi ron 30 mm au-dessus de L'axe horizontal du tube supérieur 16 et cette surface 21 est profiLée en chicane.
Le but de cette chicane est de créer une Liaison discontinue entre Le matelas de fibres et Le béton de couverture 13 en évitant ainsi que Le rayonnement chaud
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puisse atteindre Le chenet par La fissure.
L'épaisseur minimum du matelas de fibre 12 est de 50 mm à hauteur des axes horizontaux du chenet, elle est plus importante aux autres endroits. Cette valeur résulte du compromis inévitable entre La qualité d'iso- Lation du système et L'importance de La zone d'ombre qu'il engendre.
A La partie supérieure de chaque anneau d'armature 17 des crochets d'ancrage 14 sont fixés par soudure, ils sont constitués de tiges ondulées ou non, enduites d'un vernis fusible autorisant Le retrait du béton Lors du séchage sans provoquer de fissuration.
La face supérieure des modules est isolée par un dôme en béton réfractaire 13, dans une forme telle que celle représentée aux dessins. Cette protection est due au fait que la partie supérieure des chenets est exposée aux chutes d'oxydes métalliques, qui tombent des brames pendant leur cheminement dans Le four. L'accumulation de cet oxyde sur Le matelas fibreux pourrait nuire à sa Longévité.
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Isolation system for andirons and keels in reheating furnaces in the steel industry. The present invention relates to steel furnaces, in which the products to be heated such as slabs or rods are supported by andirons themselves supported by rods, and relates to an insulation system for these andirons and these rods.
The two elements, andirons and which They also called Longers, are always constituted by tubes of various shape and section, in which the cooling water circulates. Les qui L Les are the vertical tubes which connect the chenets or horizontal tubes to the fixed and movable frame of the oven. Andirons and Les qui L Les must be water cooled and therefore must also be thermally insulated.
A relative movement between mobile assemblies and fixed supports ensures the advancement of the products in the oven. Andirons and who are therefore subjected to various and sometimes antagonistic demands.
Indeed: -they must support heavy loads while keeping a maximum of rigidity, even during
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moving loads; - They are permanently immersed in an enclosure brought to temperatures up to 1,300 C;
Heat losses in cooling water should be reduced as much as possible;
The sections of the andirons must be studied to present a minimum obstacle to the radiation of the oven on the products to be heated.
With other less decisive criteria, these four conditions are the basis of the insulation system according to the invention.
The mechanical resistance of the tubes constituting the andirons and keels can only be ensured if they remain at low temperature, this is why iL is compulsory to create a circulation of water in all the load carriers subjected to the temperature of the oven.
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This cooling water unfortunately causes a very large amount of heat and thus constitutes a very costly energy loss. In order to keep L9 within acceptable limits, the andirons must be isolated as best as possible, but the isolation of the andirons creates a screen located just below the underside of the slabs and prevents their heating by radiation.
To overcome these drawbacks, it seemed advantageous to create, according to the invention, an insulation system which best meets all of these requirements and which is suitable for the isolation of single or twin tubers and single or double whorls. It is characterized in that it consists of a module consisting of layers of fibers
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cut to the appropriate shape for the element to be trimmed, stacked on reinforcing rods, recompressed and held in place by clips.
According to the invention, to allow mounting of the module on a single or double quiLLe the fiber sheets are open. The sheets, and therefore the module, are closed by two clips each pierced with two holes and intended to connect the reinforcing rods located on either side of the opening opening of the module.
ALSO ACCORDING TO THE INVENTION A module for a single or two-tube chenet comprises open frame rings profiled according to the enveloping perimeter The single and two-tube chenet to be insulated and provided at their periphery with a series of tabs perforated with a hole intended to receive the reinforcing rods. The upper face of the plies of fibers extends slightly beyond the horizontal axis of the chenet or the upper tube of the double chenet and the upper face of the module is insulated by a concrete dome.
To make the invention easier to understand, the invention is now described in more detail on the basis of the appended drawings, by way of examples only, showing in: Figure 1 a longitudinal section in an insulation module for single keel ;
Figure 2 a cross section in the module of Figure 1;
Figure 3 a cross section in an iso- module
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Lation for double keel; Figure 4 a cross section in an insulation module for single andirons; Figure 5 is a cross-section through an insulation module for two-pipe andirons; and Figure 6 is an elevation view of the armature of the insulation module of Figure 5.
The insulation system according to the invention, applied to single and double skittles, is shown in Figures 1 to 3. The insulation module here consists of three parts: a floating frame 1, a fiber mat 2 and closing clips 3.
The frame 1 consists of simple rods, eight for the double pins 4 and five for the single pins 5; they are provided at each end with a ctip 6 for holding the sheets of fibers 2. The length of the rods is adapted so that the pins are filled with an exact number of modules.
The fiber mattress 2 consists of a series of sheets of ceramic fibers 2 'of a quality resistant to 1.4300 C and a starting density of 128 Kg / m3. The pieces, of desired shape, are cut with a cookie cutter, stacked in the rods 1 and then recompri-
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meaved so as to reach a density of 240 Keg // 3. Once compressed, these plies 2 'are held in place by the clips 6.
To allow mounting of the modules on the quits
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4, 5 The fiber sheets 2 ′ must be open. To prevent the hot radiation from reaching the target, the slot 7 is made in a baffle, as seen in Figures 2 and 3.
After the modules have been installed, they must be prevented from reopening. Closing clips 3, made of metal plates pierced with two holes, connect the reinforcing rods 1 located on either side of the slot 7.
The assembly system is very simple and the installation of the modules is quick. The thickness of the insulation can be important because they do not generate "black marks".
In a compromise between the economy of matter and the loss in water we admit a thickness of fiber of at least 90 mm.
The following isoLation system The invention also applies to single and twin-tube andirons (Figures 4 to 6), but in this case The module consists of four
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parts: a self-supporting metallic frame 11, an insulating mattress made of ceramic fibers 12, a protective upper layer 13 of refractory concrete and a fastening device 14 for the covering concrete.
Indeed, the horizontal position of the single andirons 15 or twin tubes 16 creates continuous shaded areas on the heated products and the stacked modules.
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horizontally undergo mechanical stress.
The metallic support frame 11 comprises:
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- open rings 17 made of flat steel, profiled along the enveloping perimeter or tubes to be insulated and spaced between them by about 250 mm, this dimension having to be adapted each time to the pitch of the studs arranged on the andirons; - A series of tabs 18 perforated with a hole 18 ', fixed to the rings 17 and distributed around the periphery of said rings, so that their spacing is as regular as possible and that the distance between the axis of the hole and the ring is 20 mm; - Smooth reinforcing rods 19, sliding freely in the holes 18 'of the legs 18 and whose length is equal to the thickness of the fiber mat 12 plus 20 mm;
clip rounds 20, clinging to the rods 18 before the first ring 17 and after each of the following rings 17, the two end clips 20 being held in place by a locking system, welding point or other means.
The ceramic fiber mat 12 is made as for the sheets 12 ', which are stacked in the frames and then recompressed so as to reach here also a density of 240 Kg / m3.
Once compressed, these plies 12 'are held in place by the reinforcing rings 17, the reinforcing rods 19 and the clips 20.
The upper face 21 of the mattress 12 is stopped at about 30 mm above the horizontal axis of the upper tube 16 and this surface 21 is profiLed in baffle.
The purpose of this baffle is to create a discontinuous connection between the fiber mat and the covering concrete 13, thus avoiding that the hot radiation
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can reach Le chenet by La fissure.
The minimum thickness of the fiber mat 12 is 50 mm at the height of the horizontal axes of the chenet, it is more important in other places. This value results from the inevitable compromise between the quality of the system's isolation and the size of the shadow area it generates.
At the upper part of each reinforcing ring 17, anchoring hooks 14 are fixed by welding, they consist of wavy or non-corrugated rods, coated with a fusible varnish allowing removal of the concrete during drying without causing cracking.
The upper face of the modules is insulated by a refractory concrete dome 13, in a shape such as that shown in the drawings. This protection is due to the fact that the upper part of the andirons is exposed to falling metal oxides, which fall from the slabs as they travel through the oven. The accumulation of this oxide on the fibrous mat could affect its longevity.