CA1253687A - Enveloppes de cowpers ou appareils analogues - Google Patents
Enveloppes de cowpers ou appareils analoguesInfo
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- CA1253687A CA1253687A CA000472304A CA472304A CA1253687A CA 1253687 A CA1253687 A CA 1253687A CA 000472304 A CA000472304 A CA 000472304A CA 472304 A CA472304 A CA 472304A CA 1253687 A CA1253687 A CA 1253687A
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Abstract
Enveloppe pour cowper ou appareil de réchauffage d'air, comprenant une paroi réalisée en tôle soudée, et comportant une deuxième paroi en tôle soudée, extérieure et parallèle à la première. Les deux parois délimitent entre elles un espace rempli d'un matériau de remplissage comportant de la grenaille d'un alliage léger, aluminium ou alliage d'aluminium par exemple, noyée dans un liant à base de résine thermo-durcissable. On améliore ainsi considérablement la durée de vie de ces appareils et le procédé de doublage et de renforcement est d'une mise en oeuvre relativement aisée.
Description
lZ~ t37 Perfectionnement aux enveloppes de cowpers ou appareils analogues.-La présente invention concerne, notamment, les cowpers de hauts-fourneaux, c'est-~-dire les appareils ~ inversion dans lesquels s'effectue le réchauffage de llair envoyé aux tuyeres des hauts-fourneaux.
Un tel appareil comprend une paroi latérale constituée de plaques de t81e soudée, surmontee d'une coupole egalement en t~le soudee. L'enceinte formee par la paroi laterale et la coupole abrite une chambre de combustion et une chambre de ruchage.
Les conditions qui règnent dans les cowpers et en particu-lier les conditlons de température (cette derniere pouvant dépasser 1300 dans certaines zones) provoquent fréquemment des incidents au niveau de leurs parois métalliques. On constate en effet apres quelques années de fonctionnement l'apparition 15 de fissures, en particulier au niveau du dôme et du puits de combustion. Ces fissures se développent a partir de la face interne de la paroi métallique, principalement à proximité des soudures, parallèlement ou transversalement ~ ces dernières.
Elles sont dues ~ llaction corrosive des nitrates produits par 20 les oxydes d'azote formés à haute température, dans des zones o~ les contraintes de traction subies par l'enveloppe métalli-que sont importantes. Il s'agit donc d'un phénomene de corro-sion fissurante sous tension.
De tels incidents peuvent prendre des proportions impor-25 tantes et nécessiter le remplacement complet de ces appareils, ce qui, d'une part, représente un coût extrêmement elev~ et, d'autre part, entraine une immobilisation pouvant avoir pour consequence l'arrêt complet du haut-fourneau qu'ils desservent.
Pour pallier de tels incidents, on a p~r o p o s é
30 d a n ~- l e brevet~: FR-2526810 de réaliser autour de la paroi du cowper une deuxieme enveloppe et de remplir l'espace ainsi délimité par les deux enveloppes d'un matériau de remplis-sage a base de carbure de silicium et de graphite.
Le but de la présente invention est de proposer un ~ , garnissage de la double enveloppe plus spécialement adapté
aux contraintes thermiques à transmettre, tout en étant d'une mise en oeuvre aisée.
A cet effet, l'invention a pour objet une enveloppe pour cowper ou appareil de réchauffage à air com-prenant une première paroi réalisée en tole soudée et comportant une deuxième paroi en tôle soudée, extérieure et parallèle à la première, ces deux parois délimitant un espace rempli d'un matériau de remplissage, enveloppe dans laquelle le matériau de remplissage est à base de grenaille d'un métal ou d'un alliage léger, noyée dans un liant à base de résine thermodurcissable.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle enveloppe, dans lequel on double une paroi intérieure en tôle par une deuxième paroi extérieure en tôle, parallèle à la première, cette deuxième paroi délimitant avec la première paroi un espace, et on remplit cet espace avec un matériau de remplissage comprenant de la grenaille d'un métal ou d'un alliage léger et un liant à
base de résine thermodurcissable.
Suivant des caractéristiques préférentielles:
- les particules métalliques ont des dimensions com-prises entre 0,2 et 2 mm environ et, de préférence, entre 0,S et 1,5 mm;
- on utilise de l'aluminium ou un alliage à base d'aluminium.
L'invention va être décrite plus en détail en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel:
- la Fig. 1 est une vue en coupe de l'enveloppe d'un cowper, réalisée suivant l'invention;
- La Fig. 2 est également une vue en coupe montrant un exemple de réalisation dans le cas d'épaisseurs variables des parois.
~' 12S3~87 On voit sur la Fig.1 une partie d'une enveloppe de cowper ou appareil analogue comprenant une paroi inté-rieure métallique 1 réalis~e en tôle soudée dont l'~pais-seur peut 8tre comprise,par exemple entre 15 et 30 mm.
Sur la face de cette paroi dirigée vers l'intérieur de l'ap-pareil se trouve un revêtement réfractaire 2.
Sur la face extérieure de cette t81e sont ap-puyées des bandes de t81e 3 disposées horlzontalement et verticalement et qui sont soud~es ~ une deuxi~me s~rie de toles constituant une paroi extérieure 4.
Entr~ les deux parois et les entretoises 3 sont d~limités des alvéoles 5 rempIis d'un mat~riau de remplissage 6.
La paroi extérieure est de préf~rence réalisée dans la même nuance d'acier que la paroi intérieure et pré-sente une ~paisseur à peu près comparable.
A cet égard,dans le mode de réalisation de la Fig.2 on apergoit une zone de l'enveloppe dans laquelle les parois intérieures et extérieures ont des ~paisseurs variables~La paroi intérieure comporte par exemple une par-tie inf~rieure 1a prësentant une épaisseur de 24 mm et une partie sup~rieure lb présentant une épaisseur de 17mm. L'épais-seur de la paroi extérieure 4a,4b peut varier en conséquen-ce,comme repr~senté sur le dessin. De même,l'épaisseur de l'in~ervalle 5a,5b délimité entre les deux parois peut va-rier entre par exemple 3 et 30 mm,une épaisseur de l'ordre de 1Omm étant cependant préf~rée.
- Le matériau de remplissage de l'intervalle déllmité entre les parois est,suivant l'inventlon,constitué
par de la grenaille d'aluminium ou d'un alliage d'alumi-nium dont les particules ont de préférence les dimensions comprises entre 0,2 et 2mm,par exemple,une dimension de l'ordre de 0,5 ou 1,5 mm étant particuli~rement favorable.
- ~ En fait,la dimension moyenne des granules métalliques est choisle de fagon à obtenir un remplissage optimal des alvéo-. ~-~, .
::
.
les et est,en tout état de cause,inférieure ~ la largeur minimale de l'intervalle entre les deux parois.
En ce qui concerne la composition de cette gre-naille métallique,on utilisera de l'aluminium ou de préfé-rence un alliage à base d'aluminium ou un autre métalou alliage léger à conductivité thermique élevée.
Les interstices entre les granules métalliques sont remplis par un liant ~ base de résine ou d'un mélange de résine thermo-durcissable résistant à une température égale ou supérieure ~ 110C.Cette résine peut être par exem-ple une résine polyuréthane phénolique en poudre ou sous for-me de gel liquide,contenant les adjuvants nécessaires à son durcissement et éventuellement une charge ainsi que cela est classique dans les techniques de moulage ou de coulée de telles résines.
Suivant un mode de mise en oeuvre,le remplissage des alvéoles peut être effectué de la façon suivante : on réalise tout d'abord dans un malaxeur un enrobage des par-ticules métalliques,en utilisant la résine en poudre ou sous forme de gel liquide.
Puis,on effectue la mise en place du mélange ainsi préparé,par injection ou par coulée,éventuellement sous gaz neutre tel que de l'azote,par des orifices 7 dans lesquels sont introduits par exemple par vissage,des tubulures telles que 8. Des trous d'évents sont prévus,si nécessaire dans cette même paroi 4.Cette mise en place du mélange peut s'ef-fectuer à froid. Pendant cette opération de remplissage ou immédiatement après on effectue une opération de vibration de facon à obtenir un excellent remplissage des alvéoles.
Cette opération peut être effectuée au moyen d'un vibreur unidirectionnel haute~ fr~quence.
Le durcissage de la résine s'effectue entre 20 minutes et une heure environ après la mise en place du mélange,cette durée dépendant bien entendu des proportions de durcisseur contenues dans le mélange.
lZ~3~87 Ce durcissement peut éventuellement être accéléré par une légère augmentation de la temp~rature.
Les orifices tels que 7 sont ensuite obtur~s, par exemple au moyen de bouchons vissés ou soud~s,de façon à rétablir la continuité de la paroi extérieure 4.
Ce type de remplissage est particulièrement intéressant.En effet :
- sa bonne conductivité thermique permet d'évi-ter la formation d'un gradient de temp~rature élevé entre les deux parois et par conséquent de limiter les contrain-tes d-~es ~ une dilatati~n differentielle;
- les alvéoles entre les parois étant entière-ment remplis en particulier du fait de la présence d'une résine qui comble les interstices entre les granules métal-liques,on empêche la mise en pression de l'espace entreles parois et le passage de tout agent gazeux ou liquide agressif venant de l'enceinte du cowper vers la nouvelle enveloppe ;
- le produit de remplissage utilisé n'est pas attaqué par les nitrates de sorte que la paroi extérieure se trouve isolée de ces derniers,même après fissuration de la paroi intérieure ;
- le mélange introduit entre les parois a une faible densité,par exemple comprise entre 1 et 1,5,ce qui limite les charges et les efforts de traction exercés sur les tôles,ne nécessitant pas une augmentation de l'épais-seur des parois pour résister aux pressions et temp~ra-ture régnant dans l'enceinte du cowper;
- le procéd~ de mise en place est particuliè-rement simple puisque il n'est pas nécessaire de chaufferles parois ou si un tel chauffage est réalisé,il n'est ef-fectué qu'~ une température relativemeht faible de quel-ques dizaines de C au-dessus de zéro.
En variante,les entretoises 3 peuvent être sup-primées,le procédé étant cependant mis en oeuvre dans lesmêmes conditions-
Un tel appareil comprend une paroi latérale constituée de plaques de t81e soudée, surmontee d'une coupole egalement en t~le soudee. L'enceinte formee par la paroi laterale et la coupole abrite une chambre de combustion et une chambre de ruchage.
Les conditions qui règnent dans les cowpers et en particu-lier les conditlons de température (cette derniere pouvant dépasser 1300 dans certaines zones) provoquent fréquemment des incidents au niveau de leurs parois métalliques. On constate en effet apres quelques années de fonctionnement l'apparition 15 de fissures, en particulier au niveau du dôme et du puits de combustion. Ces fissures se développent a partir de la face interne de la paroi métallique, principalement à proximité des soudures, parallèlement ou transversalement ~ ces dernières.
Elles sont dues ~ llaction corrosive des nitrates produits par 20 les oxydes d'azote formés à haute température, dans des zones o~ les contraintes de traction subies par l'enveloppe métalli-que sont importantes. Il s'agit donc d'un phénomene de corro-sion fissurante sous tension.
De tels incidents peuvent prendre des proportions impor-25 tantes et nécessiter le remplacement complet de ces appareils, ce qui, d'une part, représente un coût extrêmement elev~ et, d'autre part, entraine une immobilisation pouvant avoir pour consequence l'arrêt complet du haut-fourneau qu'ils desservent.
Pour pallier de tels incidents, on a p~r o p o s é
30 d a n ~- l e brevet~: FR-2526810 de réaliser autour de la paroi du cowper une deuxieme enveloppe et de remplir l'espace ainsi délimité par les deux enveloppes d'un matériau de remplis-sage a base de carbure de silicium et de graphite.
Le but de la présente invention est de proposer un ~ , garnissage de la double enveloppe plus spécialement adapté
aux contraintes thermiques à transmettre, tout en étant d'une mise en oeuvre aisée.
A cet effet, l'invention a pour objet une enveloppe pour cowper ou appareil de réchauffage à air com-prenant une première paroi réalisée en tole soudée et comportant une deuxième paroi en tôle soudée, extérieure et parallèle à la première, ces deux parois délimitant un espace rempli d'un matériau de remplissage, enveloppe dans laquelle le matériau de remplissage est à base de grenaille d'un métal ou d'un alliage léger, noyée dans un liant à base de résine thermodurcissable.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle enveloppe, dans lequel on double une paroi intérieure en tôle par une deuxième paroi extérieure en tôle, parallèle à la première, cette deuxième paroi délimitant avec la première paroi un espace, et on remplit cet espace avec un matériau de remplissage comprenant de la grenaille d'un métal ou d'un alliage léger et un liant à
base de résine thermodurcissable.
Suivant des caractéristiques préférentielles:
- les particules métalliques ont des dimensions com-prises entre 0,2 et 2 mm environ et, de préférence, entre 0,S et 1,5 mm;
- on utilise de l'aluminium ou un alliage à base d'aluminium.
L'invention va être décrite plus en détail en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel:
- la Fig. 1 est une vue en coupe de l'enveloppe d'un cowper, réalisée suivant l'invention;
- La Fig. 2 est également une vue en coupe montrant un exemple de réalisation dans le cas d'épaisseurs variables des parois.
~' 12S3~87 On voit sur la Fig.1 une partie d'une enveloppe de cowper ou appareil analogue comprenant une paroi inté-rieure métallique 1 réalis~e en tôle soudée dont l'~pais-seur peut 8tre comprise,par exemple entre 15 et 30 mm.
Sur la face de cette paroi dirigée vers l'intérieur de l'ap-pareil se trouve un revêtement réfractaire 2.
Sur la face extérieure de cette t81e sont ap-puyées des bandes de t81e 3 disposées horlzontalement et verticalement et qui sont soud~es ~ une deuxi~me s~rie de toles constituant une paroi extérieure 4.
Entr~ les deux parois et les entretoises 3 sont d~limités des alvéoles 5 rempIis d'un mat~riau de remplissage 6.
La paroi extérieure est de préf~rence réalisée dans la même nuance d'acier que la paroi intérieure et pré-sente une ~paisseur à peu près comparable.
A cet égard,dans le mode de réalisation de la Fig.2 on apergoit une zone de l'enveloppe dans laquelle les parois intérieures et extérieures ont des ~paisseurs variables~La paroi intérieure comporte par exemple une par-tie inf~rieure 1a prësentant une épaisseur de 24 mm et une partie sup~rieure lb présentant une épaisseur de 17mm. L'épais-seur de la paroi extérieure 4a,4b peut varier en conséquen-ce,comme repr~senté sur le dessin. De même,l'épaisseur de l'in~ervalle 5a,5b délimité entre les deux parois peut va-rier entre par exemple 3 et 30 mm,une épaisseur de l'ordre de 1Omm étant cependant préf~rée.
- Le matériau de remplissage de l'intervalle déllmité entre les parois est,suivant l'inventlon,constitué
par de la grenaille d'aluminium ou d'un alliage d'alumi-nium dont les particules ont de préférence les dimensions comprises entre 0,2 et 2mm,par exemple,une dimension de l'ordre de 0,5 ou 1,5 mm étant particuli~rement favorable.
- ~ En fait,la dimension moyenne des granules métalliques est choisle de fagon à obtenir un remplissage optimal des alvéo-. ~-~, .
::
.
les et est,en tout état de cause,inférieure ~ la largeur minimale de l'intervalle entre les deux parois.
En ce qui concerne la composition de cette gre-naille métallique,on utilisera de l'aluminium ou de préfé-rence un alliage à base d'aluminium ou un autre métalou alliage léger à conductivité thermique élevée.
Les interstices entre les granules métalliques sont remplis par un liant ~ base de résine ou d'un mélange de résine thermo-durcissable résistant à une température égale ou supérieure ~ 110C.Cette résine peut être par exem-ple une résine polyuréthane phénolique en poudre ou sous for-me de gel liquide,contenant les adjuvants nécessaires à son durcissement et éventuellement une charge ainsi que cela est classique dans les techniques de moulage ou de coulée de telles résines.
Suivant un mode de mise en oeuvre,le remplissage des alvéoles peut être effectué de la façon suivante : on réalise tout d'abord dans un malaxeur un enrobage des par-ticules métalliques,en utilisant la résine en poudre ou sous forme de gel liquide.
Puis,on effectue la mise en place du mélange ainsi préparé,par injection ou par coulée,éventuellement sous gaz neutre tel que de l'azote,par des orifices 7 dans lesquels sont introduits par exemple par vissage,des tubulures telles que 8. Des trous d'évents sont prévus,si nécessaire dans cette même paroi 4.Cette mise en place du mélange peut s'ef-fectuer à froid. Pendant cette opération de remplissage ou immédiatement après on effectue une opération de vibration de facon à obtenir un excellent remplissage des alvéoles.
Cette opération peut être effectuée au moyen d'un vibreur unidirectionnel haute~ fr~quence.
Le durcissage de la résine s'effectue entre 20 minutes et une heure environ après la mise en place du mélange,cette durée dépendant bien entendu des proportions de durcisseur contenues dans le mélange.
lZ~3~87 Ce durcissement peut éventuellement être accéléré par une légère augmentation de la temp~rature.
Les orifices tels que 7 sont ensuite obtur~s, par exemple au moyen de bouchons vissés ou soud~s,de façon à rétablir la continuité de la paroi extérieure 4.
Ce type de remplissage est particulièrement intéressant.En effet :
- sa bonne conductivité thermique permet d'évi-ter la formation d'un gradient de temp~rature élevé entre les deux parois et par conséquent de limiter les contrain-tes d-~es ~ une dilatati~n differentielle;
- les alvéoles entre les parois étant entière-ment remplis en particulier du fait de la présence d'une résine qui comble les interstices entre les granules métal-liques,on empêche la mise en pression de l'espace entreles parois et le passage de tout agent gazeux ou liquide agressif venant de l'enceinte du cowper vers la nouvelle enveloppe ;
- le produit de remplissage utilisé n'est pas attaqué par les nitrates de sorte que la paroi extérieure se trouve isolée de ces derniers,même après fissuration de la paroi intérieure ;
- le mélange introduit entre les parois a une faible densité,par exemple comprise entre 1 et 1,5,ce qui limite les charges et les efforts de traction exercés sur les tôles,ne nécessitant pas une augmentation de l'épais-seur des parois pour résister aux pressions et temp~ra-ture régnant dans l'enceinte du cowper;
- le procéd~ de mise en place est particuliè-rement simple puisque il n'est pas nécessaire de chaufferles parois ou si un tel chauffage est réalisé,il n'est ef-fectué qu'~ une température relativemeht faible de quel-ques dizaines de C au-dessus de zéro.
En variante,les entretoises 3 peuvent être sup-primées,le procédé étant cependant mis en oeuvre dans lesmêmes conditions-
Claims (9)
1. Enveloppe pour cowper ou appareil de réchauf-fage d'air comprenant une première paroi réalisée en tôle soudée et comportant une deuxième paroi en tôle soudée, extérieure et parallèle à la première, ces deux parois délimitant un espace rempli d'un matériau de remplissage, enveloppe dans laquelle le matériau de remplissage est à
base de grenaille d'un métal ou d'un alliage léger, noyée dans un liant à base de résine thermodurcissable.
base de grenaille d'un métal ou d'un alliage léger, noyée dans un liant à base de résine thermodurcissable.
2. Enveloppe suivant la revendication 1, dans laquelle le matériau de remplissage comprend principalement de la grenaille d'aluminium ou d'un alliage à base d'aluminium.
3. Enveloppe suivant la revendication 1 ou 2, dans laquelle les particules métalliques ont des dimensions comprises entre 0,2 et 2 mm environ.
4. Enveloppe suivant la revendication 1 ou 2, dans laquelle les particules métalliques ont des dimensions comprises entre 0,5 et 1,5 mm.
5. Procédé de fabrication d'une enveloppe pour cowper ou appareil de réchauffage d'air, dans lequel:
- on double une paroi intérieure en tôle par une deuxième paroi extérieure en tôle, parallèle à la première, cette deuxième paroi délimitant avec la première paroi un espace, et - on remplit cet espace avec un matériau de remplissage comprenant de la grenaille d'un métal ou d'un alliage léger et un liant à base de résine thermodurcissable.
- on double une paroi intérieure en tôle par une deuxième paroi extérieure en tôle, parallèle à la première, cette deuxième paroi délimitant avec la première paroi un espace, et - on remplit cet espace avec un matériau de remplissage comprenant de la grenaille d'un métal ou d'un alliage léger et un liant à base de résine thermodurcissable.
6. Procédé suivant la revendication 5, dans lequel on mélange préalablement la grenaille métallique et le liant à base de résine.
7. Procédé suivant la revendication 5, dans lequel le matériau de remplissage est mis en place à la température ambiante ou à une température légèrement supérieure.
8. Procédé suivant la revendication 5, 6 ou 7 dans lequel on effectue, après le remplissage dudit espace, une opération de vibration de l'enveloppe.
9. Cowper ou appareil de réchauffage d'air, comprenant une enveloppe suivant la revendication 1, 2 ou 3.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8400746A FR2560215B1 (fr) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | Perfectionnement aux enveloppes de cowpers ou appareils analogues |
| FR8400746 | 1984-01-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1253687A true CA1253687A (fr) | 1989-05-09 |
Family
ID=9300246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000472304A Expired CA1253687A (fr) | 1984-01-18 | 1985-01-17 | Enveloppes de cowpers ou appareils analogues |
Country Status (11)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS61500920A (fr) |
| KR (1) | KR850700257A (fr) |
| AR (1) | AR231843A1 (fr) |
| AT (1) | ATE30599T1 (fr) |
| BR (1) | BR8504777A (fr) |
| CA (1) | CA1253687A (fr) |
| DE (1) | DE3560907D1 (fr) |
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|---|---|---|---|---|
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| NL1006169C2 (nl) * | 1997-05-30 | 1998-12-01 | Hoogovens Staal Bv | Vuurvaste wandconstructie. |
| NL1008625C2 (nl) * | 1998-03-18 | 1999-09-21 | Hoogovens Staal Bv | Wandconstructie voor een metallurgisch vat en hoogoven voorzien van een dergelijke wandconstructie en metalen balken ten gebruike daarbij. |
| EA024254B1 (ru) * | 2010-01-19 | 2016-08-31 | Тега Индастриз Лимитед | Смесительный барабан для доменной печи |
| CN112537611B (zh) * | 2020-11-26 | 2023-02-21 | 上海宝冶冶金工程有限公司 | 一种更换装置 |
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| DE2742109A1 (de) * | 1977-09-19 | 1979-04-12 | Eberhard Dipl Ing Boehmer | Winderhitzer mit einem aus mantelschuessen geschweissten mantel |
| DE3218126C1 (de) * | 1982-05-14 | 1983-09-29 | Aktiengesellschaft der Dillinger Hüttenwerke, 6638 Dillingen | Winderhitzer fuer Hochoefen |
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1984
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- 1985-01-18 ES ES540122A patent/ES8700329A1/es not_active Expired
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| ES540122A0 (es) | 1986-10-16 |
| EP0149575B1 (fr) | 1987-11-04 |
| DE3560907D1 (en) | 1987-12-10 |
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