FR2480923A1

FR2480923A1 - ARC OVEN ROOF

Info

Publication number: FR2480923A1
Application number: FR8107679A
Authority: FR
Inventors: Peter J Wynne
Original assignee: Lectromelt Corp
Current assignee: Lectromelt Corp
Priority date: 1980-04-16
Filing date: 1981-04-16
Publication date: 1981-10-23
Also published as: ES8300865A1; DE3115166A1; IT8121190A0; FR2480923B1; IT1137216B; ES501461A0

Abstract

A cover for an arc furnace is described, which has a hollow inner annular member and a hollow outer annular member, which annular members are interconnected with radial connection members in order to form a supporting frame structure which delimts a number of open regions between the members. Arranged in each of these open regions with the aid of pairs of suspension devices, essentially filling these regions, is a hollow cooling wall section, which suspension devices are fastened on each of the radial connection members. Detachable coupling devices connect the cooling wall sections to the suspension devices on the adjacent radial members. The cooling wall sections are connected to the hollow annular members in order to make possible a flow-through of coolant.

Description

L'invention concerne les fours à arc, et plus parti culierement des toits refroidais par eau et destinés à des fours à arc. The invention relates to arc furnaces, and more particularly to water-cooled roofs intended for arc furnaces.

Les fours à arc comprennent généralement un manteau métallique et un garnissage réfractaire qui définit une sole creuse, des parois verticales et un toit pouvant être élevé et basculé à partir du dessus du corps du four pour permettre le chargement de la cuve. En raison des températures de fonctionnement élevées d'un four à arc, le réfractaire du four tend à s'appauvrir. Pour prolonger la durée de vie du réfractaire, des panneaux creux ou des conduits refroidis par eau sont communément noyés dans le réfractaire du four. Ces procédés de refroidissement de fours nécessitent cependant encore des réfections périodiques, coûteuses et longues du garnissage réfractaire. Arc furnaces generally include a metal mantle and a refractory lining which defines a hollow hearth, vertical walls and a roof which can be raised and tilted from above the body of the furnace to allow loading of the vessel. Due to the high operating temperatures of an arc furnace, the refractory of the furnace tends to become lean. To extend the life of the refractory, hollow panels or water-cooled conduits are commonly embedded in the refractory of the furnace. These methods of cooling ovens, however, still require periodic, costly and time-consuming repairs to the refractory lining.

L'invention a pour objet une structure perfectionnée de refroidissement de toit de four à arc pouvant être rempla cée rapidement sans reprisse notable du garnissage. The subject of the invention is an improved structure for cooling the roof of an arc furnace which can be replaced quickly without significant recovery of the lining.

L'invention concerne donc d'une manière générale un toit de four électrique qui comprend des éléments annulaires intérieur et extérieur reliés entre eux par des éléments transversaux afin de former un chassies entre les éléments duquel plusieurs zones ouvertes sont délimitées. Un panneau creux est disposé dans chaque ouverture. Des consoles sont montées sur chacun des éléments radiaux et des accouplements amovibles sont associés à chacune des consoles afin de s'enclencher avec le panneau adjacent pour le maintenir de manière amovible dans la zone ouverte. Des conduits de liquide de refroidissement relient les panneaux et les éléments annulaires afin de faire circuler entre eux un liquide de refroidissement. The invention therefore generally relates to an electric oven roof which comprises annular interior and exterior elements connected to one another by transverse elements in order to form a passage between the elements of which several open areas are delimited. A hollow panel is placed in each opening. Consoles are mounted on each of the radial elements and removable couplings are associated with each of the consoles in order to engage with the adjacent panel to detachably hold it in the open area. Coolant conduits connect the panels and the annular elements to circulate coolant between them.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels
la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, du toit de four à arc selon l'invention
la figure 2 est une vue de dessus du toit de four à arc montré sur la figure 1
la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure 2 ; et
la figure 4 est une coupe partielle d'un détail du toit représenté sur la figure 1.The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting example and in which
Figure 1 is an elevation, partly in section, of the arc furnace roof according to the invention
Figure 2 is a top view of the arc furnace roof shown in Figure 1
Figure 3 is a partial section along line 3-3 of Figure 2; and
FIG. 4 is a partial section of a detail of the roof shown in FIG. 1.

La figure 1 montre une forme préférée de réalisation du toit 10 de four à arc selon l'invention, destinée à être placée au-dessus d'un corps- classique de four à arc dont seule la partie supérieure est représentée. La partie restante du corps 12 du four est classique et il est évident à l'homme de l'art que ce four peut comporter une sole creuse et des parois latérales verticales pouvant avoir une forme,cylindrique. Le corps 12 du four peut également être monté sur un mécanisme basculant afin d'être incliné pour que le métal en fusion puisse être déchargé par une goulotte de coulée.De plus, un mécanisme éle- vateur classique peut être relie au toit 10 afin que ce dernier puisse être élevé et éloigné du four 12 par basculement pour permettre le chargement de métal en fusion, de déchets métalliques ou d'autres matériaux. Des électrodes 14 sont également montées dans des ouvertures convenables 16 du toit 10 afin de chauffer la charge du four d'une manière bien connue de l'homme de l'art. FIG. 1 shows a preferred embodiment of the roof 10 of an arc furnace according to the invention, intended to be placed above a conventional body of an arc furnace of which only the upper part is shown. The remaining part of the body 12 of the oven is conventional and it is obvious to those skilled in the art that this oven can have a hollow hearth and vertical side walls which can have a cylindrical shape. The body 12 of the furnace can also be mounted on a tilting mechanism so as to be inclined so that the molten metal can be discharged through a pouring chute. In addition, a conventional lifting mechanism can be connected to the roof 10 so that the latter can be raised and moved away from the furnace 12 by tilting to allow loading of molten metal, metallic waste or other materials. Electrodes 14 are also mounted in suitable openings 16 in the roof 10 in order to heat the charge of the furnace in a manner well known to those skilled in the art.

Le toit 10 comprend des éléments annulaires intérieur et extérieur 18 et 2O, respectivement, reliés entre eux par des éléments radiaux 22 de ch ss-is. Ces éléments 18, 20 et 22 délimitent entre eux plusieurs zones ouvertes dans chacune desquelles est disposé un panneau creux 24 de refroidissement qui présente la forme de la zone dans laquelle il est placé. En d'autres termes, chaque panneau présente sensiblement la forme d'un segment d'anneau. The roof 10 comprises interior and exterior annular elements 18 and 20, respectively, connected to each other by radial elements 22 of ch ss-is. These elements 18, 20 and 22 define between them several open zones in each of which is disposed a hollow cooling panel 24 which has the shape of the zone in which it is placed. In other words, each panel has substantially the shape of a ring segment.

L'élément annulaire intérieur 18 est creux et il est convenablement fixé à la surface inférieure d'une couronne annulaire 26 formée d'éléments annulaires plats, parallèles et supérieur et inférieur 28 et 30, orientés dans la même direction radiale et reliés entre eux et maintenus espacés l'un de l'autre coaxialement et parallèlement l'un à l'autre par plusieurs voiles 32 qui sont espacés les uns des autres et disposés entre les plaques 28 et 30, à peu près perpendiculairement à elles. Un anneau cylindrique 34, fixé au bord périphérique intérieur de la couronne 26, part vers le bas de cette dernière et descend au-dessous du niveau de l'élément annulaire 18. Un anneau tronconique 36 de face est fixé à la surface intérieure de l'anneau 34.Une matiere réfractaire 38 est placée dans l'espace compris entre les anneaux 34 et 36, alors qu'un anneau creux 40 est disposé entre les extrémités inférieures espacées de ces anneaux 34 et 36. The inner annular element 18 is hollow and it is suitably fixed to the lower surface of an annular ring 26 formed of flat annular elements, parallel and upper and lower 28 and 30, oriented in the same radial direction and connected to each other and kept spaced from each other coaxially and parallel to one another by several webs 32 which are spaced from each other and disposed between the plates 28 and 30, approximately perpendicularly to them. A cylindrical ring 34, fixed to the inner peripheral edge of the crown 26, starts downwards from the latter and descends below the level of the annular element 18. A frustoconical ring 36 from the front is fixed to the inner surface of the ring 34. A refractory material 38 is placed in the space between the rings 34 and 36, while a hollow ring 40 is disposed between the spaced lower ends of these rings 34 and 36.

L'élément annulaire extérieur 20 comporte également un anneau cylindrique 42 fixé a sa surface inférieure, et un second anneau creux 48 est fixé à son bord inférieur. Les anneaux 42 et 48 descendent sensiblement jusqu'au niveau du bord inférieur des panneaux 24 et ur.ematière réfractaire 50 est disposée dans l'espace les séparant. The outer annular element 20 also comprises a cylindrical ring 42 fixed to its lower surface, and a second hollow ring 48 is fixed to its lower edge. The rings 42 and 48 descend substantially to the level of the lower edge of the panels 24 and refractory material 50 is disposed in the space separating them.

Comme montré sur la figure 1, l'élément annulaire in térieur 18 est placé à, un niveau légèrement supérieur à celui de l'élément annulaire extérieur 20. Les éléments 22, constitués de courts tronç,ons de poutres- en I, sont fixés à l'élément annulaire 18 par leurs extrémités' intérieures et à la surface inférieure de l'élément annulaire 20, ainsi qu'à la surface intérieure de l'anneau 42. En conséquence, les éléments 22 sont inclinés vers le haut afin que la structure formée par les élé- ments 18, 20 et 22 soit à, peu près tronconique. As shown in FIG. 1, the inner annular element 18 is placed at a level slightly higher than that of the outer annular element 20. The elements 22, consisting of short sections, ons of I-beams, are fixed to the annular element 18 by their interior ends and to the lower surface of the annular element 20, as well as to the interior surface of the ring 42. Consequently, the elements 22 are inclined upwards so that the structure formed by the elements 18, 20 and 22, which is roughly frustoconical.

Les panneaux 24 comprennent des plaques planes supérieure et inférieure 52 et 54 ayant sensiblement la forme de segments d'anneau. Des parois courbes avant et arrière 56 et 58 et des parois latérales convergentes 60 et 62 relient les plaques 52 et 54 et les supportent à une certaine distance l'une de l'autre et à peu près parallèlement l'une à l'autre afin de délimiter avec elles une enceinte 55. Plusieurs chicanes espacées 64, pouvant être à peu près concentriques et parallèles aux parois avant et arrière 56 et 58, sont fixées aux surfaces intérieures des plaques 52 et 54. Les chicanes 64 peuvent également dépasser l'axe central de l'enceinte 55 afin de délimiter un trajet d'ecoulemeng sinueux entre les parois avant et arrière 56 et 58. The panels 24 include upper and lower planar plates 52 and 54 having substantially the shape of ring segments. Curved front and rear walls 56 and 58 and converging side walls 60 and 62 connect the plates 52 and 54 and support them at a certain distance from each other and approximately parallel to each other so delimit with them an enclosure 55. Several spaced baffles 64, which may be roughly concentric and parallel to the front and rear walls 56 and 58, are fixed to the interior surfaces of the plates 52 and 54. The baffles 64 can also extend beyond the axis center of the enclosure 55 in order to delimit a winding flow path between the front and rear walls 56 and 58.

Les panneaux 24 sont suspendus aux éléments 22 par des paires de consoles 66. Chaque console 66 comprend une plaque 68 dont un bord est fixé à l'aile supérieure de l'élément associé 22 et est supporté sur ce dernier, dans une orientation à peu près horizontale, par une barre 70 dont le bord supérieur est fixé à l'extrémité libre de la plaque 68 et dont le bord inférieur est fixé à l'aile supérieure de l'élément 22. La plaque 60 s'étend à peu près transversalement à l'élément 22 et dépasse vers l'extérieur au-dessus des bords de ce dernier. The panels 24 are suspended from the elements 22 by pairs of consoles 66. Each console 66 comprises a plate 68, one edge of which is fixed to the upper wing of the associated element 22 and is supported on the latter, in a slightly oriented orientation. near horizontal, by a bar 70 whose upper edge is fixed to the free end of the plate 68 and whose lower edge is fixed to the upper wing of the element 22. The plate 60 extends approximately transversely to element 22 and protrudes outwards above the edges of the latter.

Deux taquets parallèles et espacés 72, orientés vers le haut, sont montés sur la surface supérieure de chaque panneau 24 et au-dessous des extrémités latérales de chacune des plaques 60.Two parallel and spaced tabs 72, oriented upwards, are mounted on the upper surface of each panel 24 and below the lateral ends of each of the plates 60.

La tête d'un boulon 74 en I-est articuléeentreles deux taquets 72 de chaque paire au moyen d'un axe 76. Chaque boulon 74 s'élève des taquets associés 72 et passe dans une ouverture 78 de la plaque 64 où son extrémité supérieure filetée reçoit un écrou 80 afin que les panneaux 24 soient fixés en position entre les éléments' 18, 20 et 22. Les axes 76 permettent aux boulons 74 de pïvoter afin qu'un léger défaut d'alignement entre les consoles 66 et les taquets 72 puisse être toléré et afin également de permettre une dilatation différentielle. Une matière réfractaire 81 est disposée entre les côtés des panneaux adjacents, comme montré sur la figure 3.Pour supporter le panneau 24 pendant l'installation, une console 82 peut être fixée à chaque plaque supérieure 52, à peu près en son centre de gra vité. De plus, pour constituer un support supplémentaire pour les panneaux 24, des taquets 83 peuvent être montés sur chacune des plaques supérieures 52 et à proximité des parois avant et arrière 56 et 58 afin d'être fixés aux consoles 84 qui, ellesmêmes, sont fixées aux éléments annulaires 18 et 20.The head of a bolt 74 in I-is articulated between the two lugs 72 of each pair by means of a pin 76. Each bolt 74 rises from the associated lugs 72 and passes through an opening 78 in the plate 64 where its upper end threaded receives a nut 80 so that the panels 24 are fixed in position between the elements' 18, 20 and 22. The pins 76 allow the bolts 74 to pivot so that a slight misalignment between the consoles 66 and the cleats 72 can be tolerated and also to allow differential expansion. Refractory material 81 is disposed between the sides of the adjacent panels, as shown in Figure 3. To support the panel 24 during installation, a console 82 can be attached to each top plate 52, roughly in its center of gra quickly. In addition, to constitute an additional support for the panels 24, tabs 83 can be mounted on each of the upper plates 52 and near the front and rear walls 56 and 58 in order to be fixed to the consoles 84 which, themselves, are fixed to annular elements 18 and 20.

L'eau de refroidissement arrive à l'anneau 48 et circule dans des voies parallèles, formées par des tubes 85, jusqu'à l'élément annulaire 20. Des tubes 86 dirigent ensuite l'eau de refroidissement de l'élément annulaire 20 vers chacun des panneaux 24 qu'elle traverse et vers la paroi intérieure. Des tubes 88 dirigent ensuite l'eaude refroidissement vers l'élé- ment annulaire intérieur 22 et des tubes 90 la font passer de I'élément annulaire 22 dans l'anneau 40. L'eau de refroidissement ainsi échauffée est ensuite évacuée de l'élément annulaire 18 par des tubes 92. The cooling water arrives at the ring 48 and circulates in parallel paths, formed by tubes 85, to the annular element 20. Tubes 86 then direct the cooling water from the annular element 20 towards each of the panels 24 which it crosses and towards the interior wall. Tubes 88 then direct the cooling water towards the inner annular element 22 and tubes 90 pass it from the annular element 22 into the ring 40. The cooling water thus heated is then evacuated from the annular element 18 by tubes 92.

Le toit 10 peut présenter une ouverture 94 d'évacuation des fumées, qui est convenablement refroidie par un serpentin hélicoïdal et -creux 96 de refroidissement. Un tuyau 98 d'entrée relie le serpentin 96 à une source d'eau de refroidissement et un tuyau 100 de sortie relie le même serpentin à l'élément annulaire 18. Une hotte 102 à fumées est disposée au-dessus de l'ouverture 94 afin de recevoir les fumées et les gaz chauds et de les diriger vers un dispositif d'épuration des gaz. The roof 10 may have an opening 94 for evacuating the fumes, which is suitably cooled by a helical and hollow cooling coil 96. An inlet pipe 98 connects the coil 96 to a source of cooling water and an outlet pipe 100 connects the same coil to the annular element 18. A fume hood 102 is disposed above the opening 94 to receive the smoke and hot gases and direct them to a gas cleaning device.

Une voûte 104 du toit, représentée schématiquement en traits mixtes, est disposée à l'intérieur de l'anneau 36 qui la supporte. Cette voûte 104 n'est pas représentée en détail, mais elle peut être de construction classique et elle comprend avantageusement des parties creuses permettant la circulation de l'eau de refroidissement. Les ouvertures 16 destinées au passage des électrodes 14 sont réalisées, dans la voûte 104. A roof arch 104, shown schematically in phantom, is arranged inside the ring 36 which supports it. This arch 104 is not shown in detail, but it can be of conventional construction and it advantageously comprises hollow parts allowing the circulation of the cooling water. The openings 16 intended for the passage of the electrodes 14 are produced in the arch 104.

Le toit de four à arc s-elon l'invention assure un re froidissement convenable pour permettre le fonctionnement du four à des températures élevées. Dans le cas où l'un quelconque des panneaux 24 doit être remplacé, cette opération peut être effectuée rapidement par démontage des divers raccords du circuit d'eau et enlèvement des- écrous 8Q. Un panneau neuf 24 peut ensuite être fixé en position, sans qu'il soit nécessaire de remplacer une quantité importante de réfractaire. The roof of an arc furnace according to the invention provides suitable re-cooling to allow the operation of the furnace at high temperatures. In the event that any of the panels 24 must be replaced, this operation can be carried out quickly by dismantling the various connections of the water circuit and removing the nuts 8Q. A new panel 24 can then be fixed in position, without the need to replace a large quantity of refractory.

Il va de s-oi gue de nombreuses modifications peuvent être apportées au toit de four décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that numerous modifications can be made to the oven roof described and shown without departing from the scope of the invention.

Claims

1.Arc oven roof, comprising annular interior and exterior spaced elements (18, 20) connected together by radial transverse elements (22) which extend between the elements (18 and 20) in order to form a frame having several open areas delimited between said elements, several hollow panels (24) being supported by means of elements (66) for suspension by the transverse elements, the roof being characterized in that a panel (24) is arranged in each opening that it fills, and in that conduits (86, 88) connect the panels to the annular elements (18, 20) in order to circulate between them a coolant.

2. Arc furnace roof according to claim 1, charac terized in that the annular elements (18, 20) are hollow, and in that baffles (64) are disposed in each of the panels and are oriented approximately transversely to the general direction of flow of the coolant.

3. Arc furnace roof according to one of claims 1 and 2, characterized in that the suspension elements comprise a console (66) mounted on each transverse element (22) and a coupling device (72, 74, 76, 80) articulated on the upper surface of the panels and fixed to the consoles in order to allow misalignments between the panels and the consoles.

4. Arc furnace roof according to any one of claims 1, 2 and 3, characterized in that two suspension elements (66) are mounted on each of the transverse elements, each suspension element comprising two coupling devices (72, 74, 76, 80) intended to engage each with one of the adjacent panels.

5. Arc furnace roof according to claim 4, charac terized in that each coupling device comprises a pivoting member (76) connecting the panels to the transverse elements in order to allow a limited misalignment and differential expansion between panels and cross members.