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PROCEDE EVITANT LA DISLOCATION DES MACONNERIES DES FOURS METALLURGIQUES,
DE CARBONISATION ET ANALOGUES.
La présente invention se rapporte à un dispositif de consolida- tion des fours métallurgiques, de carbonisation ou analogues, dans lesquels des dilatations hétérogènes provoquent la dislocation des maçonneries.
On sait que celles-ci sont en général retenues sur leurs faces opposées par des montants réunis par des tirants qui ont pour but de mainte- nir les maçonneries contre lesquelles ils s'appuient. Lors de la mise à feu et hors feu des installations, les maçonneries se dilatent et il n'est pas possible de maintenir immuable la position des montants. On laisse donc ceux- ci s'écarter, en assurant la constance de l'effort qui s'exerce sur eux par réglage de la flèche de ressorts ou de rondelles d'écrasement. On cherche à maintenir une pression déterminée des montants sur les maçonneries, assurant ainsi que le déplacement des montants soit seulement dû à la dilatation ther- mique des maçonneries, sans formation de.fissures ou crevasses.
En pratique toutefois, les montants utilisés à cet effet ne rem- plissent pas entièrement le but visé, parce que les dilatations des différen- tes parties du four en contact avec eux sont inégales, soit du fait de diffé- rences de'températures, soit du fait de différences dans les coefficients de dilatation des matériaux hétérogènes servant à la construction, soit encore parce que, en certains endroits, 'ont été prévus des joints de dilatation ou des matières compressibles. Il en résulte, soit que les montants cessent d'ap- puyer sur certaines parties des maçonneries, soit que la pression sur d'au- tres parties devient trop forte, risquant de provoquer des ruptures.
Un inconvénient des tirants habituels de consolidation des fours est dû au fait qu'ils sont exposés à la chaleur et que leur température crois- sant lors de la mise à feu, ils se dilatent sans que la valeur de cette dila- tation soit connue. Même si, par l'action des dispositifs de réglage, on main- tient constante la tension des tirants sur les montants, il n'est pas possible de connaître la valeur réelle de la dilatation des maçonneries. Or, la connais- sance de ces dilatations est précieuse pour juger du comportement des massifs de réfractaires sous l'action de la température croissante.
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La présente invention a pour but de permettre la répartition et le réglage exacts, en tout endroit et à tout moment, de la pression exercée sur la maçonnerie par l'ensemble de l'armature.
La présente invention consiste en un procédé et dispositif pour éviter la dislocation des maçonneries de fours métallurgiques, de carboni- sation ou analogues lors de leur mise en chauffage ou en refroidissement, caractérisés en ce qu'on maintient les faces du four en exerçant des pres- sions dont l'intensité locale peut être réglée individuellement pour divers points de la ou des faces du four, le réglage étant obtenu par des moyens élastiques permettant également, pour chacun des points choisis, de mesurer le déplacement des maçonneries.
On emploie pour le maintien des faces opposées du four, des ti- rants pouvant agir jusqu'à la fin de la période de dilatation et pouvant à cet effet être parcourues ou non par un fluide réfrigérant, l'extrémité ou les extrémités de chacun de ces tirants reportant les efforts sur la ou les faces du four, soit directement soit par interposition de plaques de répar- tition agissant localement dans la zone d'action du tirant considéré, des moyens élastiques réglables permettant en outre d'ajuster l'effort exercé par chaque tirant et éventuellement de mesurer le déplacement des maçonne- ries.
Chaque dispositif exerçant des efforts est muni d'une pièce de répartition suffisamment petite pour que la surface sur laquelle elle s'ap- puie exerce des sollicitations homogènes et se déplace sous l'effet des di- latations de façon égale et uniforme. Les pièces de répartition de plusieurs dispositifs.exerçant les efforts peuvent cependant être constituées d'un seul élément, pourvu que celui-ci soit suffisamment souple pour que l'effort d'un dispositif reste localisé à la surface sur laquelle il doit agir, et non sur les surfaces soumises à l'action d'autres dispositifs. On n'exercera donc pas les pressions sur les maçonneries par de grandes pièces rigides, si les réactions des maçonneries ne sont pas homogènes.
Un avantage supplémentaire de cette localisation des efforts exercés est qu'il est possible de mesurer pour chaque point la valeur du déplacement sous l'effet des dilatations, pour autant que les-dispositifs appropriés décrits plus loin soient utilisés
Pour exercer les efforts voulus sur les plaques de répartition appuyant sur les maçonneries, on pourra par exemple utiliser des tirants mu- nis de moyens élastiques réglables; si la température de l'ambiance dans la- quelle se trouvent ces tirants risque de provoquer un fluage ou allongement non élastique, on lès constituera en produits spéciaux, par exemple des aciers ne fluant pas à la température maximum atteinte ; ou bien, on refroidit ces tirants par une circulation de fluide réfrigérant;
cette disposition offre l'avantage qu'elle permet de mesurer l'allongement des maçonneries, sans que la mesure soit faussée par l'allongement inconnu des tirants sous forme de dilatation due à la température.
Suivant la présente invention, il est encore possible d'utiliser les tirants pour exercer, simultanément, des efforts locaux sur les maçonne- ries et des efforts sur les montants d'ancrage et les armatures usuelles des fours ; la répartition des efforts se fait par réglage de deux moyens élasti- ques indépendantso Cette disposition permet d'utiliser les tirants pour sou- tenir surtout les maçonneries pendant un certain temps, puis ensuite les mon- tants ; ou vice-versa.
L'emploi de dispositifs localisés pour exercer les efforts sur les maçonneries permet d'avoir recours à une disposition spéciale de consolidation.
A cet effet, suivant la présente invention, on constitue sur chaque face du four, avec les montants d'ancrage usuels et des armatures supplémentaires, des cadres rigides n'appuyant généralement pas directement sur les maçonneries.
On réunit les cadres de deux faces opposées par des tirants, éventuellement parcourus par un fluide réfrigérant, et munis de moyens élastiques permettant de régler les''efforts exercés et de mesurer les déplacements des cadres. On
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interpose entre les maçonneries et les cadres des moyens élastiques régla- bles, travaillant sous pression.
Pour réaliser les moyens élastiques prévus dans la présente in- vention, on peut utiliser les moyens usuels ressorts, rondelles d'écrase- ment, ou analogues.
En outre, suivant la présente invention, on peut constituer ces moyens élastiques par des dispositifs hydrauliques ou pneumatiques réglables. individuellement;'il est possible également avec de tels dispositifs réunis à une installation centrale, de réaliser sur chaque moyen élastique local des pressions égales ou dans des rapports déterminés restant tels, quels que soient les déplacements des points d'appui. Ces moyens élastiques peuvent être munis d'échelles de mesure.
En se reportant aux dessins ci-joints qui montrent l'invention schématiquement et à titre d'exemple,
La figo 1 représente la vue de face d'un four dans lequel les efforts sur les maçonneries sont exercés par des tirants refroidis par un fluide réfrigérant et des plaques de répartition, avec interposition de ron- delles d'écrasement.
La fig 2 représente une coupe de profil du même fouro Figso 3 et 4 montrent l'extrémité d'un tirant de consolidation me- sureur refroidi par un fluide réfrigérante
La fig. 5 représente un tirant refroidi assurant simultanément le maintien de la maçonnerie et d'un montant d'ancrage.
La figo 6 représente la vue de face d'un four dont la maçonnerie est soutenue sur deux faces par des cadres rigides.
La figo 7 représente une coupe de profil du même four.
La fig 8 représente un moyen élastique d'écrasement.
La figo 9 représente un moyen élastique de pression du type hydrau- liquea
En se reportant aux figso 1 et 2, le chiffre 1 représente la ma- gonnerie de la face du four à consolider, 2 l'ouverture donnant accès à l'in- térieur du four, 3 des tirants de consolidation refroidis à l'eau, 4 les pla- ques de répartition, 5 les moyens élastiques.
En se reportant aux figs 3 et 4, le chiffre 6 représente le corps du tirant, 4 la plaque de répartition, 5 le moyen élastique (des rondelles d'écrasement dans cet exemple), 7 l'écrou permettant le serrage et le réglage de l'écrasement des rondelles, 8 le dispositif de raccordement à la distribu- tion de fluide réfrigérant, 9 la longueur de la dilatation de la maçonnerie.
Cette longueur est mesurée en desserrant l'écrou 7 et en mesurant son dépla- cement pour avoir une flèche constante des rondelles d'écrasemento
En se reportant à la fig.'5, les chiffres 1, 3, 4, 5, 7, 8 ont la môme signification que plus haut. 10 est le montant d'ancrage, 11 le moyen élastique agissant sur le montant d'ancrage, 12 l'écrou permettant le serrage sur le montant. En desserrant l'écrou 12, on mesure le déplacement du montant pour une flèche constante des rondelles d'écrasement.
En se reportant aux fig 6 et 7, le chiffre 1 est la maçonnerie de la face du four, 2 l'ouverture donnant accès à l'intérieur du four, 13 les montants d'ancrage formant avec les armatures horizontales 14, des cadres ri- gides, 15 sont des tirants normaux réunissant les cadres, 16 des tirants re- froidis par fluide, 17 des dispositifs élastiques de pression maintenant la maçonnerie, 21 des plaques de répartition.
En se reportant à la fig. 8, le chiffre 18 représènte des rondel- les d'écrasement, 19 est une tige maintenant les rondelles, 20 est un écrou permettant le réglage du serrage, 21 est une plaque de répartition.
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En se reportant à la figo 9, les chiffres 22 et 23 sont des dis- positifs coulissant l'un par rapport à l'autre, 24 est l'espace rempli de fluide sous pression, 25 est une soupape de détente empêchant la pression de dépasser une valeur déterminéeo 25 peut aussi représenter le raccord à un réservoir central de réglage de la pression.
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PROCESS AVOIDING DISLOCATION OF MASONRY FROM METALLURGIC OVENS,
OF CARBONIZATION AND ANALOGUES.
The present invention relates to a device for consolidating metallurgical furnaces, carbonization or the like, in which heterogeneous expansions cause the dislocation of the masonry.
It is known that these are generally retained on their opposite faces by uprights joined together by tie rods which are intended to maintain the masonry against which they are supported. When the installations are fired and out of fire, the masonry expands and it is not possible to keep the position of the uprights immutable. They are therefore allowed to move apart, ensuring the constancy of the force exerted on them by adjusting the deflection of the springs or of the crushing washers. It is sought to maintain a determined pressure of the uprights on the masonry, thus ensuring that the displacement of the uprights is only due to the thermal expansion of the masonry, without the formation of cracks or crevices.
In practice, however, the amounts used for this purpose do not fully meet the intended purpose, because the expansions of the various parts of the furnace in contact with them are unequal, either due to differences in temperature, or due to differences in the coefficients of expansion of the heterogeneous materials used in construction, or again because, in certain places, expansion joints or compressible materials have been provided. The result is either that the uprights stop pressing on certain parts of the masonry, or that the pressure on other parts becomes too strong, risking breaking.
A disadvantage of the usual reinforcing rods for furnaces is due to the fact that they are exposed to heat and, as their temperature increases during firing, they expand without the value of this expansion being known. Even if the tension of the tie rods on the uprights is kept constant by the action of the adjustment devices, it is not possible to know the real value of the expansion of the masonry. However, knowledge of these expansions is invaluable for judging the behavior of refractory clumps under the action of increasing temperature.
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The object of the present invention is to allow the exact distribution and adjustment, in any place and at any time, of the pressure exerted on the masonry by the entire reinforcement.
The present invention consists of a method and device for preventing the dislocation of masonry of metallurgical furnaces, carbonization furnaces or the like during their heating or cooling, characterized in that the faces of the furnace are maintained by exerting pressure. - Sions whose local intensity can be adjusted individually for various points of the face (s) of the furnace, the adjustment being obtained by elastic means also making it possible, for each of the chosen points, to measure the displacement of the masonry.
To maintain the opposite faces of the oven, pullers are used which can act until the end of the expansion period and can for this purpose be traversed or not by a cooling fluid, the end or the ends of each of them. these tie rods transfer the forces to the face (s) of the furnace, either directly or by interposition of distribution plates acting locally in the zone of action of the tie rod in question, adjustable elastic means also making it possible to adjust the force exerted by each tie rod and possibly to measure the displacement of the masonry.
Each device exerting forces is provided with a sufficiently small distribution part so that the surface on which it rests exerts homogeneous stresses and moves under the effect of the expansion in an equal and uniform manner. The distribution parts of several devices exerting the forces may however consist of a single element, provided that the latter is sufficiently flexible so that the force of a device remains localized on the surface on which it must act, and not on surfaces subjected to the action of other devices. We will therefore not exert pressure on the masonry by large rigid parts, if the reactions of the masonry are not homogeneous.
An additional advantage of this localization of the forces exerted is that it is possible to measure for each point the value of the displacement under the effect of the dilations, provided that the appropriate devices described later are used.
To exert the desired forces on the distribution plates resting on the masonry, it is possible for example to use tie rods provided with adjustable elastic means; if the temperature of the environment in which these tie rods are located risks causing creep or non-elastic elongation, they will be made into special products, for example steels which do not flow at the maximum temperature reached; or else, these tie rods are cooled by circulating coolant;
this arrangement offers the advantage that it makes it possible to measure the elongation of the masonry, without the measurement being distorted by the unknown elongation of the tie rods in the form of expansion due to temperature.
According to the present invention, it is also possible to use the tie rods to exert, simultaneously, local forces on the masonry and forces on the anchoring uprights and the usual reinforcements of the furnaces; the distribution of the forces is effected by adjusting two independent elastic means. This arrangement makes it possible to use the tie rods to support, above all, the masonry for a certain time, then the uprights; or vice versa.
The use of localized devices to exert the forces on the masonry makes it possible to have recourse to a special provision of consolidation.
To this end, according to the present invention, on each face of the furnace, with the usual anchoring uprights and additional reinforcements, rigid frames are formed which do not generally bear directly on the masonry.
The frames of two opposite faces are brought together by tie rods, possibly traversed by a refrigerant fluid, and provided with elastic means making it possible to adjust les''efforts and to measure the displacements of the frames. We
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interpose between the masonry and the frames of adjustable elastic means, working under pressure.
In order to produce the elastic means provided for in the present invention, the usual means, springs, crushing washers, or the like can be used.
Furthermore, according to the present invention, these elastic means can be formed by adjustable hydraulic or pneumatic devices. individually; 'it is also possible with such devices joined to a central installation, to achieve on each local elastic means equal pressures or in determined ratios remaining such, regardless of the movements of the support points. These elastic means can be provided with measuring scales.
Referring to the accompanying drawings which show the invention schematically and by way of example,
Figo 1 represents the front view of a furnace in which the forces on the masonry are exerted by tie rods cooled by a refrigerant fluid and distribution plates, with the interposition of crushing washers.
Fig 2 shows a profile section of the same oven Figso 3 and 4 show the end of a measuring consolidation tie rod cooled by a refrigerant fluid
Fig. 5 shows a cooled tie rod simultaneously maintaining the masonry and an anchor post.
Figo 6 shows the front view of a furnace whose masonry is supported on two sides by rigid frames.
Figo 7 shows a profile section of the same oven.
FIG 8 shows an elastic means of crushing.
Figo 9 represents an elastic means of pressure of the hydraulic type.
Referring to figs 1 and 2, the number 1 represents the brickwork of the face of the oven to be consolidated, 2 the opening giving access to the interior of the oven, 3 of the water-cooled consolidation tie rods , 4 the distribution plates, 5 the elastic means.
Referring to figs 3 and 4, the number 6 represents the body of the tie rod, 4 the distribution plate, 5 the elastic means (crushing washers in this example), 7 the nut allowing the tightening and adjustment of the crushing of the washers, 8 the connection device to the refrigerant distribution, 9 the length of the expansion of the masonry.
This length is measured by loosening nut 7 and measuring its displacement to have a constant deflection of the crushing washers.
Referring to fig.'5, the numbers 1, 3, 4, 5, 7, 8 have the same meaning as above. 10 is the anchor post, 11 the elastic means acting on the anchor post, 12 the nut allowing tightening on the post. By loosening the nut 12, the displacement of the upright is measured for a constant deflection of the crushing washers.
Referring to figs 6 and 7, the number 1 is the masonry of the face of the oven, 2 the opening giving access to the interior of the oven, 13 the anchoring uprights forming with the horizontal reinforcements 14, frames ri - guides, 15 are normal tie-rods joining the frames, 16 are fluid-cooled tie-rods, 17 are elastic pressure devices holding the masonry, 21 are distribution plates.
Referring to fig. 8, the number 18 represents the crushing washers, 19 is a rod holding the washers, 20 is a nut for adjusting the tightening, 21 is a distribution plate.
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Referring to Fig. 9, the numerals 22 and 23 are devices sliding relative to each other, 24 is the space filled with pressurized fluid, 25 is an expansion valve preventing the pressure from rising. exceeding a determined value can also represent connection to a central pressure regulating tank.