EP0349513A1 - Bouclier d'isolation thermique destiné à permettre la réfection de cowpers et procédé pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Bouclier d'isolation thermique destiné à permettre la réfection de cowpers et procédé pour sa mise en oeuvre Download PDF

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EP0349513A1
EP0349513A1 EP89870097A EP89870097A EP0349513A1 EP 0349513 A1 EP0349513 A1 EP 0349513A1 EP 89870097 A EP89870097 A EP 89870097A EP 89870097 A EP89870097 A EP 89870097A EP 0349513 A1 EP0349513 A1 EP 0349513A1
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EP
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cushion
parts
housing
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well
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Stephan Pasek & Cie SA
STEPHAN PASEK AND CIE SA
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Stephan Pasek & Cie SA
STEPHAN PASEK AND CIE SA
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    • F27D2201/00—Manipulation of furnace parts

Definitions

  • the present invention relates to a thermal insulation shield intended to allow, under acceptable conditions and with good security, repair operations in all applications where thermal insulation and mechanical protection are required, and in the particular case of cowpers. used in steel plants. It also relates to the process by which such a heat shield can be implemented.
  • Cowpers are intended to produce the hot wind necessary for blast furnaces. They produce hot winds that can reach temperatures of around 1260 ° C at their exit from the cowper and the dome lined with refractory silica bricks can reach temperatures of around 1400 ° C.
  • the cowper is an inversion device comprising a beehive of refractory materials and it comprises a generally elliptical section well or chimney extending practically from its base to the dome, that is to say over several tens of meters.
  • a ceramic or other refractory burner is disposed at the bottom of said well or in other cases.
  • the main object of the invention is to provide means for working in satisfactory conditions inside a cowper without having to substantially lower the temperature of the dome.
  • the invention aims to provide means allowing said work by protecting workers from falling splinters, rubble, carbuncles or slag resulting for example from local cooling or other causes.
  • the installation of the heat shield must be able to be ensured by using the possibilities of existing accesses without excessive demolitions.
  • a heat shield which essentially consists of a cushion formed by two envelopes of composite materials capable of withstanding at least during the time of the work at temperatures of the order of 800 to 900 ° C., which can be inflated to using a blowing turbine and which is provided with at least one intake sleeve connected to the blowing turbine and at least one exhaust so as to maintain a continuously renewable air circulation, said cushion resting on a suitable heeling element.
  • the cushion can be folded up by rolling it and can be deployed by unwinding on the bed as it is inflated by the blowing turbine.
  • the cushion can therefore be introduced by placing it on the bed in the rolled up state and deploying under the action of the blower.
  • the heeling must itself be designed to adapt to the dimensions of the free section of the well and be able to be installed so as to pass through a reduced-size access that constitutes the sleeve of the hot wind valve arranged according to an axis approximately transverse to the well.
  • the housing is advantageously constituted by tubular elements, preferably made of stainless steel.
  • the heeling advantageously consists of two essentially symmetrical side parts and a central part slid over or nestable in the two side parts, the assembled assembly affecting the elliptical shape of the section of the well.
  • At least the two lateral parts each consist of two lateral half-parts which can be folded by a hinge element, one on the other, and which can be described by deploying on the hinge an angle of 180 ° up to a stop.
  • a trellis can be mounted so as to retain a refractory wool between the tubular reinforcing parts of the elements constituting the bedding and external layers of refractory wool can be laid on the bedding before bringing the cushion there.
  • the implementation of the material described is carried out by accessing the cuff of the hot-air valve and by resting on the flange of this cuff after dismantling the compensator to mount two gantry cranes there, the two lateral parts of the heel being first introduced in place by bringing them vertically to the folded state and then tilting them while deploying the two parts of which they are made; then the central part is slid between the two lateral parts, thus covering the entire section of the well. After possible interposition of an additional layer of refractory insulation, the cushion is deposited on the central part of the bed and is deployed under the action of the blowing turbine.
  • the hot-air valve sleeve has the mark 2.
  • the housing consists of two lateral parts, respectively a left part 3 (Figure 1) and a right part 4 (Figure 2) and by a central part 5 (Figure 3).
  • the side part 3 is made of elements tubular, preferably made of stainless steel which constitute a frame and consists of two parts 3a and 3b which can pivot on a hinge 9, one relative to the other as indicated by arrow 7.
  • the constituent elements 3, 4 and 5 of the bed are of an adequate shape to cover the ellipsoidal section of the well and their placement will be described in more detail below.
  • the elements are formed so as to be light and are formed of a frame as shown, preferably lined with insulating and refractory materials, held for example by a wire mesh.
  • It is a double envelope of refractory fabrics whose interior space is in communication with at least one cuff supply of blown air by a blowing turbine and with at least one evacuation sleeve, it being understood that the respective sections of the intake and evacuation sleeves are such that the cushion inflates under the air pressure creating a pressure in the envelopes but allowing adequate air circulation inside it.
  • Tensioners 17 arranged inside the envelopes ensure an arrangement in a suitable shape of the cushion and avoid bursting in the event of overpressure.
  • FIGs 7 and 8 there is shown the mounting of a first gantry in the form of a bracket 20 on the flange of the cuff 2.
  • the gantry 20 (left in this case - see Figure 8) is fixed on a spacer 21 bolted to this flange.
  • the telescopic arm it is possible to advance the element 3 in complete overhang over the cowper well which allows deployment by the hinge 9 to affect the position shown in Figure 12.
  • the movement is controlled by a lever 31 mounted on the end 33 of the telescopic part 23 equipping the gantry. Plates 35 ( Figure 11) welded at an angle block the hinge beyond a movement of 180 °. It therefore becomes possible after deployment to raise the element 3 using the lever so that it occupies its final location where it will be blocked by any appropriate means.
  • the installation of the heeling element 4 is carried out in the same way using a gantry element arranged symmetrically to the first.
  • FIG. 13 shows this operation for the right lateral part 4 of the housing from a position shown in center lines to a position shown in solid lines.
  • the movement is ensured by the lever 31 from its position in center lines to its position in solid lines.
  • the plates 35 prevent rotation beyond 180 ° on the hinge connecting the parts 4a and 4b.
  • FIGS. 14 and 15 show how the cushion is arranged in the folded state and brought to an articulated support 40 to be placed on the central part 5 of the housing and to deploy on the lateral parts 3 and 4.
  • the central heeling element can be simply deposited (as shown in Figure 5) on the side parts 3 and 4 or nest thereon.
  • the heat shield as it is mounted effectively isolates the upper part of the cowper well from the lower part.
  • the workers who will be required to operate in this lower part, under the protection of the heat shield, are thermally insulated and protected against accidental falls of the lining parts which may fall in particular from the dome.

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Abstract

Bouclier thermique constitué essentiellement d'un coussin (11) formé par deux enveloppes en matières composites capables de résister à des températures de l'ordre de 800 à 900°C et pouvant être gonflé à l'aide d'une turbine. Le coussin est pourvu d'une manchette d'admission (13) reliée à un turbine et au moins une manchette d'évacuation (15) de manière à maintenir une circulation d'air renouvelable dans le coussin. Le coussin repose sur un élément de gîtage (3, 4, 5) adéquat. Le dispositif est destiné à constituer un bouclier thermique prévu pour être monté dans le puits d'un cowper ou autres en vue de permettre des opérations de réfection ou de réparation de celui-ci sans refroidir la coupole du cowper.

Description

    Objet de l'invention
  • La présente invention concerne un bouclier d'iso­lation thermique destiné à permettre dans des conditions acceptables et avec une bonne sécurité les opérations de réfection dans toutes applications où une isolation thermi­que ainsi qu'une protection mécanique s'imposent, et dans le cas particulier des cowpers utilisés dans des installa­tions sidérurgiques. Elle concerne également le procédé par lequel un tel bouclier thermique peut être mis en oeuvre.
    • Champ d'application et résumé de l'art antérieur
  • Les cowpers sont destinés à produire le vent chaud nécessaire aux hauts fourneaux. Ils produisent des vents chauds pouvant atteindre à leur sortie du cowper des températures de l'ordre de 1260 °C et la coupole garnie de briques réfractaires de silice peut atteindre des tempé­ratures de l'ordre 1400 °C. Le cowper est un appareil à inversion comportant un ruchage de matières réfractaires et il comporte un puits de section généralement elliptique ou cheminée s'étendant pratiquement de sa base jusqu'à la coupole, c'est-à-dire sur plusieurs dizaines de mètres.
  • Un brûleur réfractaire céramique ou autre est disposé au fond dudit puits ou dans d'autres cas.
  • Du fait de la nature même du garnissage, en par­ticulier celui de la coupole, il n'est pas possible de pro­céder à des réfections en accédant au puits sans avoir laissé se refroidir le cowper. Les opérations de réfection doivent nécessairement se faire sans réduction substantiel­le de la température de la coupole.
  • Aucune solution satisfaisante n'a été proposée jusqu'à présent pour procéder à des réparations ou des ré­fections d'un cowper qui a subi des dommages, soit au pied du ruchage, soit au brûleur réfractaire.
    • Buts de l'invention
  • Le but principal visé par l'invention est de fournir des moyens permettant de travailler dans des condi­tions satisfaisantes à l'intérieur d'un cowper sans devoir abaisser de manière substantielle la température de la cou­pole.
  • A titre complémentaire, l'invention vise à four­nir des moyens permettant ledit travail en protégant les ouvriers des chutes d'éclats, gravats, escarbilles ou de laitier résultant par exemple de refroidissements locaux ou d'autres causes.
  • L'installation du bouclier thermique doit pouvoir être assurée en utilisant les possibilités d'accés existan­tes sans démolitions trop importantes.
  • Des moyens simples doivent être utilisés qui per­mettent une mise en oeuvre rapide pour éviter de devoir interrompre trop longtemps l'utilisation du cowper.
  • Les ouvriers amenés à pénétrer avec des équipe­ments spéciaux dans le cowper doivent y trouver une atmos­phère thermiquement supportable.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la technique proposée par l'invention apparaîtront à la lectu­re du mémoire descriptif.
    • Eléments caractéristiques de l'invention
  • Selon l'invention, on propose un bouclier thermi­que constitué essentiellement par un coussin formé par deux enveloppes en matériaux composites capables de résister au moins pendant le temps des travaux à des températures de l'ordre de 800 à 900 °C, pouvant être gonflé à l'aide d'une turbine soufflante et qui est pourvu d'au moins une manchette d'admission reliée à la turbine soufflante et d'au moins une évacuation de manière à maintenir une circulation d'air renouvelable en continu, ledit coussin reposant sur un élément de gîtage adéquat.
  • Selon l'invention, le coussin peut être replié en le roulant et peut se déployer en se déroulant sur le gîtage à mesure qu'il est gonflé par la turbine soufflante.
  • Le coussin peut donc être introduit en le posant sur le gîtage à l'état enroulé et se déployer sous l'action de la soufflerie.
  • Le gîtage doit quant à lui être conçu de manière à s'adapter aux dimensions de la section libre du puits et pouvoir être mis en place de manière à passer par un accès de dimensions réduites que constitue la manchette de la vanne à vent chaud disposée selon un axe approximati­vement transversal par rapport au puits.
  • Selon l'invention, le gîtage est avantageusement constitué par des éléments tubulaires, de préférence en acier inoxydable. Le gîtage est avantageusement constitué de deux parties latérales essentiellement symétriques et d'une partie centrale glissée sur ou emboîtable dans les deux parties latérales, l'ensemble monté affectant la forme elliptique de la section du puits.
  • Avantageusement, au moins les deux parties laté­rales sont chacune constituées par deux demi-parties laté­rales repliables par un élément formant charnière, l'une sur l'autre, et pouvant décrire en se déployant sur la charnière un angle de 180° jusqu'à une butée. On peut donc introduire en position verticale chaque partie latérale à l'état replié et assurer son déploiement par une rotation jusqu'à l'horizontale en assurant l'ouverture des deux demi-parties latérales.
  • Un treillis peut être monté de façon à retenir une laine réfractaire entre les parties tubulaires d'arma­ture des éléments constitutifs du gîtage et des couches extérieures de laine réfractaire peuvent être posées sur le gîtage avant d'y amener le coussin.
  • La mise en oeuvre du matériel décrit s'effectue en accédant à la manchette de la vanne à vent chaud et en prenant appui sur la bride de cette manchette après démontage du compensateur pour y monter deux portiques, les deux parties latérales du gîtage étant d'abord intro­duites en place en les amenant verticalement à l'état re­plié et en les inclinant ensuite tout en déployant les deux parties dont elles sont constituées; ensuite, la partie centrale est glissée entre les deux parties latérales en couvrant ainsi la section complète du puits. Après interpo­sition éventuelle d'une couche supplémentaire d'isolant réfractaire, le coussin est déposé sur la partie centrale du gîtage et se déploye sous l'action de la turbine souf­flante.
    • Brève description des dessins
  • Afin de mieux comprendre l'invention, on se réfé­rera aux figures annexées qui représentent schématiquement les principes de construction et de mise en oeuvre du bou­clier thermique.
  • Dans les dessins, des repères identiques sont utilisés pour des parties identiques ou similaires dans les différentes vues:
    • - la figure 1 représente en plan la mise en place d'une première partie latérale du gîtage;
    • - la figure 2 représente en plan la mise en place d'une deuxième partie latérale du gîtage, la pre­mière partie latérale déjà en place n'étant pas représentée;
    • - la figure 3 représente en plan la mise en place de la partie centrale du gîtage, les deux parties latérales déjà en place n'étant pas repré­sentées;
    • - la figure 4 représente en plan le coussin tel qu'il est déposé sur le gîtage;
    • - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon V - V de la figure 4;
    • - la figure 6 est une vue en coupe transversale selon VI - VI de la figure 4;
    • - la figure 7 est une vue de détail de profil illustrant la mise en place d'un premier portique dans la manchette de la vanne à vent chaud, vue correspondant à la coupe VI - VI de la fi­gure 4;
    • - la figure 8 est une vue de face correspondant à la fi­gure 7 de la manchette de la vanne à vent chaud et d'un portique qui y est monté;
    • - la figure 9 représente la pose d'un bras télescopique dans la partie supérieure du portique qui est représenté partiellement;
    • - la figure 10 représente l'emboîtement d'une partie laté­rale (gauche) de gîtage sur le bras télesco­pique;
    • - la figure 11 représente le déploiement de la partie laté­rale dans une vue correspondant à la figure 8;
    • - la figure 12 représente le déploiement dans une vue cor­respondant à celle de la figure 10;
    • - la figure 13 représente le relèvement d'une partie laté­rale (droite);
    • - les figures 14 et 15 représentent un détail de la façon dont est introduit le coussin gonflable, respectivement en une vue de face et une vue de profil et
    • - la figure 16 représente le coussin en cours de gonflage et de déroulement.
    Description d'une forme d'exécution préférée de l'inven­tion
  • En se référant aux figures 1 à 3, on peut voir la façon dont sont posés les éléments de gîtage. La forme générale du gîtage correspond à la section du puits et af­fecte celle d'une ellipse; le gîtage est indiqué par le repère général 1.
  • La manchette de la vanne à vent chaud porte le repère 2.
  • Le gîtage est constitué par deux parties latéra­les, respectivement une partie gauche 3 (figure 1) et une partie droite 4 (figure 2) et par une partie centrale 5 (figure 3).
  • La partie latérale 3 est réalisée en éléments tubulaires, de préférence en acier inoxydable qui consti­tuent une membrure et est constituée de deux parties 3a et 3b pouvant pivoter sur une charnière 9, l'une par rap­port à l'autre comme l'indique la flèche 7.
  • Les éléments constitutifs 3, 4 et 5 du gîtage sont de forme adéquate pour couvrir la section ellipsoïdale du puits et leur mise en place sera décrite plus en détail ciaprès.
  • Les éléments sont constitués de manière à être légers et sont formés d'une membrure telle que représentée, garnie de préférence de matières isolantes et réfractaires, maintenues par exemple par un treillis métallique.
  • Sur ce gîtage 3, 4 et 5 est déployé un coussin gonflable 11 représenté aux figures 4, 5 et 6. Il s'agit d'une double enveloppe en toiles réfractaires dont l'espace intérieur est en communication avec au moins une manchette d'amenée d'air insufflé par une turbine soufflante et avec au moins une manchette d'évacuation, étant entendu que les sections respectives des manchettes d'amenée et d'évacua­tion sont telles que le coussin se gonfle sous la pression d'air en créant une pression dans les enveloppes mais en permettant une circulation d'air adéquate à l'intérieur de celleci. Des tendeurs 17 disposés à l'intérieur des en­veloppes assurent une disposition selon une forme convena­ble du coussin et évitent un éclatement en cas de surpres­sion.
  • Le montage des différents éléments sera plus ap­parent en se référant aux figures 7 à 12.
  • Dans les figures 7 et 8, on a représenté le mon­tage d'un premier portique en forme de potence 20 sur la bride de la manchette 2. Le portique 20 (gauche en l'occu­rence - voir figure 8) est fixé sur une entretoise 21 bou­lonnée sur cette bride.
  • Il reçoit (figure 9) un bras télescopique 23 qui peut dépasser la manchette 2 en porte-à-faux dans le puits du cowper et on y emboîte (figure 10) la partie latérale gauche du gîtage à l'état replié.
  • Grâce au bras télescopique, il est possible d'avancer l'élément 3 en porte-à-faux complet au-dessus du puits du cowper ce qui permet le déploiement par la charnière 9 pour affecter la position représentée à la fi­gure 12. Le mouvement est commandé par un levier 31 monté sur l'extrémité 33 de la partie télescopique 23 équipant le portique. Des plats 35 (figure 11) soudés en équerre bloquent la charnière au-delà d'un mouvement de 180°. Il devient donc possible après déploiement de relever l'élé­ment 3 à l'aide du levier pour qu'il occupe son emplacement définitif où il sera bloqué par tout moyen approprié.
  • La pose de l'élément de gîtage 4 s'effectue de la même manière à l'aide d'un élément de portique disposé symétriquement au premier.
  • La figure 13 représente cette opération pour la partie latérale droite 4 du gîtage depuis une position re­présentée en traits d'axe vers une position représentée en traits pleins. Le mouvement est assuré par le levier 31 depuis sa position en traits d'axe vers sa position en traits pleins. Les plats 35 empêchent la rotation au-delà de 180° sur la charnière reliant les parties 4a et 4b.
  • Les figures 14 et 15 indiquent comment le coussin est disposé à l'état replié et amené sur un support arti­culé 40 pour être posé sur la partie centrale 5 du gîtage et se déployer sur les parties latérales 3 et 4.
  • L'élément central de gîtage peut être simplement déposé (comme représenté à la figure 5) sur les parties latérales 3 et 4 ou s'y emboîter.
  • On conçoit que le bouclier thermique tel qu'il est monté isole efficacement la partie supérieur du puits du cowper de la partie inférieure. Les ouvriers qui seront amenés à opérer dans cette partie inférieure, sous la pro­tection du bouclier thermique, sont isolés thermiquement et protégés contre les chutes accidentelles de parties de garnissage pouvant tomber en particulier de la coupole.
  • De plus, un espace relativement bien protégé thermiquement est créé dans la partie inférieure du puits. Dans cette chambre, il est possible d'assurer une circula­tion d'air permettant d'y maintenir une température supportable. Bien entendu, si nécessaire, des éléments de protection aussi bien thermiques contre les chutes supplé­mentaires peuvent être prévus dans la chambre ainsi créée.
  • Il devient de cette manière possible de procéder à des travaux de réparation ou de réfection, qu'il n'était pas possible de réaliser jusqu'à présent.

Claims (8)

1. Bouclier thermique caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement par un coussin (11) formé par deux enveloppes en matériaux composites capables de résister à des températures de l'ordre de 800 à 900 °C, pouvant être gonflé à l'aide d'une turbine soufflante et qui est pourvu d'au moins une manchette d'admission (13) reliée à la turbine soufflante et d'au moins une manchette d'évacuation (15) de manière à maintenir une circulation d'air renouvelable en continu, ledit coussin (11) reposant sur un élément de gîtage (3, 4, 5) adéquat.
2. Bouclier selon la revendication 1 caractérisé en ce que le coussin (11) est replié en le roulant et peut se déployer en se déroulant sur le gîtage (3, 4, 5) à me­sure qu'il est gonflé par la turbine soufflante.
3. Bouclier selon la revendication 1 ou 2 carac­térisé en ce que le gîtage (3, 4, 5) est conçu de manière à s'adapter aux dimensions de la section libre du puits et peut être mis en place de manière à passer par un accès de dimensions réduites constitué par la manchette (2) de la vanne à vent chaud.
4. Bouclier selon la revendication 3 caractérisé en ce que le gîtage est constitué par des éléments tubulai­res, de préférence en acier inoxydable.
5. Bouclier selon la revendication 3 ou 4 carac­térisé en ce que le gîtage est constitué par deux parties latérales (3, 4) essentiellement symétriques et par une partie centrale (5) glissée sur les deux parties latérales (3, 4) ou emboîtable sur celles-ci, l'ensemble monté affec­tant la forme elliptique de la section du puits.
6. Bouclier selon la revendication 5 caractérisé en ce que les deux parties latérales (3, 4) sont chacune constituées par deux demi-parties latérales (respectivement 3a, 3 b et 4a, 4b) repliables par un élément formant char­nière (9), l'une sur l'autre, et pouvant décrire en se dé­ployant sur la charnière (9) un angle de 180° jusqu'à une butée (35).
7. Bouclier selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'un treillis est monté de façon à retenir une laine réfractaire entre des parties tubulaires d'armature des éléments constitutifs du gîtage (3, 4, 5), des couches extérieures de laine ré­fractaire peuvent être éventuellement posées sur le gîtage (3, 4, 5) avant d'y amener le coussin (11).
8. Procédé pour la mise en oeuvre d'un bouclier selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'on accéde à la manchette (2) de la vanne à vent chaud et que l'on prend appui sur la bride de celle-ci, après démontage du compensateur, pour y monter deux porti­ques (20), les deux parties latérales du gîtage (3, 4) étant d'abord introduites en place successivement en les amenant verticalement à l'état replié et en les inclinant ensuite tout en déployant les deux demi-parties (respecti­vement 3a, 3b et 4a, 4b) dont elles sont constituées; en­suite, la partie centrale (5) est glissée entre les deux parties latérales (3, 4) en couvrant ainsi la section com­plète du puits; après interposition éventuelle d'une couche supplémentaire d'isolant de matière réfractaire, le coussin (11) est finalement déposé sur la partie centrale (5) du gîtage, à l'état enroulé et on réalise son déploiement sous l'action d'une turbine soufflante ou d'une autre source d'air comprimé.
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