FR2521701A1

FR2521701A1 - Shaft furnace wall cooling plate - with vertical cooling elements separated from horizontal cooling tubes which support refractory lining

Info

Publication number: FR2521701A1
Application number: FR8202481A
Authority: FR
Inventors: Lev Dmitrievich Gritsuk; Anatoly Stepanovich Gorbik; Kazimir Dominikovich Bashinsky; Dorina Borisovna Kutsykovich; Jury Ivanovich Tseluiko; Alexandr Efimovich Sukhorukov; Igor Mikhailovich Peftiev; Viktor Petrovich Bogaditsa
Original assignee: G SOJUZNY I
Current assignee: G SOJUZNY I
Priority date: 1982-02-16
Filing date: 1982-02-16
Publication date: 1983-08-19
Also published as: FR2521701B1

Abstract

A cooling plate for the walls of metallurgical furnaces, esp. shaft furnaces for the nonferrous metallurgy and cupolas, consists of L- and Z-shaped cooling tubes which are sepd. from the furnace shell by bushes or horizontal cooling pipes. The latter are U-shaped and carry a refractory lining on the part of the U-shape inside the furnace. This design results in a better endurance of the refractory lining and therefore in longer intervals before a major overhaul becomes due.

Description

La présente invention concerne le domaine de la métallurgie et notamment les dispositifs pour le refroidissement de la paroi des fours å cuve. The present invention relates to the field of metallurgy and in particular the devices for cooling the wall of tank ovens.

L'application du dispositif faisant ltobjet de l'invention est d'une efficacité maximale dans le refroidissement de la paroi des hauts fourneaux, dans lesquels il assure la protection du blindage contre l'action de l'atmôsphère du four. The application of the device forming the subject of the invention is of maximum efficiency in cooling the wall of blast furnaces, in which it protects the shielding against the action of the atmosphere of the furnace.

On connais un dispositif pour le refroidissement de la paroi des hauts fourneaux, qui est constitué par des plaques verticales refroidies et des plaques horizontales refroidies, ces dernières constituant des saillies d'appui. Les plaques horizontales sont ElisLosées entre deux plaques verticales successives ("Le refroidissement des hauts fourneaux1 par S.M. Andoniev, O.V. Filipiev,
G.A. Kudinov, Moscou, 1969, p. 232, figure 103).There is known a device for cooling the wall of blast furnaces, which is constituted by cooled vertical plates and cooled horizontal plates, the latter constituting support projections. The horizontal plates are ElisLosées between two successive vertical plates ("The cooling of blast furnaces1 by SM Andoniev, OV Filipiev,
GA Kudinov, Moscow, 1969, p. 232, figure 103).

Les grandes découpes faites dans le blindage, pour former les logements recevant les plaques horizontales à l'intérieur desquelles sont noyés les tubes de refroidissement, affaiblissent le blindage du four. En outre, la coulée de la fonte noyant les tubes de refroidissement provoque la croissance du grain du métal de ces tubes et sa carburation partielle, ce qui abaisse les pro priétés de résistance et de plasticité des tubes. The large cuts made in the shield, to form the housings receiving the horizontal plates inside which the cooling tubes are embedded, weaken the shield of the oven. In addition, the casting of cast iron drowning the cooling tubes causes the growth of the grain of the metal of these tubes and its partial carburetion, which lowers the properties of resistance and plasticity of the tubes.

On connait aussi des dispositifs de refroidissement de hauts fourneaux, dans-lesquels des saillies d'ap- pui sont venues de fonderie sur les plaques verticales, tandis que le tube refroidissant les saillies est alimenté indépendamment en fluide de refroidissement (cf. ltou- vrage ci-dessus, p. 218, -figure 97a) ou bien réalisé d'une seule pièce avec les tubes refroidissant la plaque (cf. Blast furnace cooling devices are also known, in which support projections have come from the foundry on the vertical plates, while the cooling tube of the projections is supplied independently with cooling fluid (cf. ltouvrage above, p. 218, -figure 97a) or made in one piece with the tubes cooling the plate (cf.

l'ouvrage ci-dessus, p. 218, figure 97b). Etant donné que la saillie réalisée d'une seule pièce avec la plaque est située dans la partie inférieure du moule et entourée par sa partie massive, elle se refroidie très lentement, le métal la constituant se solidifie en dernier lieu, aussi la saillie présente-t-elle des cavités internes. La qualité de métal dans la saillie est minimale. La saillie, etant du côté de la partie active du fourneau, est très fortement soumise à l'action abrasive par les constituants de la charge et le flux gazeux, aussi est-elle rapidement mise hors d'usage. La destruction de la fonte de la saillie est suivie par la destruction de la fonte de la plaque verticale. Le blindage reste sans protection vis-àvis de l'action de l'atmosphère du fourneau: il est surchauffé et se déforme.the above work, p. 218, Figure 97b). Since the protrusion made in one piece with the plate is located in the lower part of the mold and surrounded by its massive part, it cools down very slowly, the metal constituting it finally solidifies, also the protrusion presents- it internal cavities. The quality of metal in the projection is minimal. The projection, being on the side of the active part of the furnace, is very strongly subjected to the abrasive action by the constituents of the load and the gas flow, also it is quickly put out of use. The destruction of the cast iron from the projection is followed by the destruction of the cast iron from the vertical plate. The shield remains unprotected from the action of the furnace atmosphere: it is overheated and deforms.

En outre, on connaît un dispositif pour le refroidissment de la paroi d'un haut fourneau, comprenant des tubes refroidis disposés suivant toute la hauteur de la cuve du haut fourneau et solidarisés entre eux par des nervures de rigidité soudees (brevet du Japon n' 45-14642). In addition, a device is known for cooling the wall of a blast furnace, comprising cooled tubes arranged along the entire height of the blast furnace tank and joined together by rigidly welded ribs (Japanese patent no. 45-14642).

Les tubes refroidis sont connectés à un collecteur annulaire d'alimentation et à un collecteur annulaire d'évacuation, situés respectivement à la partie inférieure et à la partie supérieure de la cuve du haut fourneau. L'absence de saillies d'appui pour le garnissage fait que mB- me une destruction insignifiante de celui-ci en l'une quelconque des parties de la cuve du fourneau, entraine la destruction rapide de tout le garnissage restant.The cooled tubes are connected to an annular supply manifold and an annular discharge manifold, located respectively at the bottom and at the top of the blast furnace tank. The absence of support projections for the lining means that even an insignificant destruction of the latter in any part of the bowl of the furnace leads to the rapid destruction of all the remaining lining.

Le dispositif le plus proche techniquement de celui faisant l'objet de i'invention est un dispositif pour la protection du blindage des fours à cuve, constitué par des éléments verticaux refroidis - plaques-, disposés avec des discontinuités suivant la hauteur (demande de brevet du Japon n' 49-6443). Dans les intervalles entre les plaques verticales sont disposées des saillies refroidies d'appui, constituées par des cornières d'appui pour le support de la maçonnerie réfractaire, ces cornières pouvant dépasser au-delà de la surface verticale des plaques dans le four, et des éléments de refroidissement pour le refroidissement de ces cornières d'appui. The device technically closest to that which is the subject of the invention is a device for protecting the shielding of tank ovens, consisting of cooled vertical elements - plates-, arranged with discontinuities according to the height (patent application Japan 49-6443). In the intervals between the vertical plates, there are arranged support projections, formed by support angles for the support of the refractory masonry, these angles being able to protrude beyond the vertical surface of the plates in the oven, and cooling elements for cooling these support angles.

éléments de refroidissement sont réalisées
sous la forme de boIte en acier dépassant dans le four,
et les cornieres d'appui sont posées sur les éléments de
refroidissement. Les éléments de refroidissement sont
fixés en commun avec les cornières d'appui au blindage
du four. Les découpes faites dans le blindage, pour l'in
troduction des éléments de refroidissement et des cor
nières d'appui, l'affaiblissent fortement.cooling elements are performed
in the form of a steel box protruding into the oven,
and the support angles are placed on the elements of
cooling. The cooling elements are
fixed together with the shield support angles
from the oven. The cuts made in the shielding, for the in
production of cooling elements and horns
support, weaken it greatly.

Les dimensions importantes du volume inté
rieur et de la surface des éléments de refroidissement
entraînent la surchauffe de la génératrice superieure du
plan des éléments de refroidissement et des cornières d'ap
pui, avec formation de vapeur, ce qui est suivi du perçage rapide, par grillage, des éléments de refroidissement.The important dimensions of the internal volume
the surface of the cooling elements
cause the upper generator to overheat
plan of the cooling elements and the angles of ap
then, with the formation of vapor, which is followed by rapid drilling, by grilling, of the cooling elements.

En outre, dans un tel élément de refroidissement, il est pratiquement impossible d'obtenir une vitesse suffisante de circulation du fluide de refroidissement (tant dans le refroidissement par eau que dans le refroidissement par vaporisation), ce qui abaisse aussi sa tenue.In addition, in such a cooling element, it is practically impossible to obtain a sufficient speed of circulation of the cooling fluid (both in water cooling and in spray cooling), which also lowers its resistance.

Les saillies refroidies d'appui décrites ont une faible tenue, ce qui provoque des troubles dans le refroidissement de grandes portions du blindage, suivis par leur déformation et leur percée par-grillage. The cooled support projections described have a low resistance, which causes disturbances in the cooling of large portions of the shielding, followed by their deformation and their breakthrough by wire mesh.

L'invention a pour but de créer un dispositif pour le refroidissement de la paroi d'un four à cuve dont la réalisation constructive soit telle qu'elle permette d'accrottre la tenue du garnissage réfractaire dc ces fours à cuve et de leur blindage et, par conéquent, d'augmenter leurs durée d'utilisation. The object of the invention is to create a device for cooling the wall of a shaft furnace, the construction of which is such that it allows the holding of the refractory lining in these shaft furnaces and their shielding to be increased, and , therefore, to increase their duration of use.

La présente invention à donc pour objet un dispositif pour le refroidissement de la paroi d'un four à cuve, comprenant des éléments de refroidissement longi- tudinaux, disposés le long de la paroi du four, et des saillies refroidies d'appui, dans lequel, les saillies refroidies d'appui sont réalisées sous la forme de tubes avec des douilles, qui passent entre des éléments refroidis longitudinaux, constitués eux aussi par des tubes aux quels sont fixées les douilles, les tubes des saillies refroidies d'appui étant disposé par rapport aux tubes des éléments refroidis longitudinaux de façon a faire avec eux un angle inférieur ou égal à 90*. The present invention therefore relates to a device for cooling the wall of a shaft furnace, comprising longitudinal cooling elements, arranged along the wall of the furnace, and cooled support projections, in which , the cooled support projections are produced in the form of tubes with sockets, which pass between longitudinal cooled elements, also constituted by tubes to which the sockets are fixed, the tubes of the cooled support projections being arranged by relative to the tubes of the longitudinal cooled elements so as to make an angle with them less than or equal to 90 *.

I1 est avantageux de réaliser les saillies refroidies d'appui sous la forme de tubes thermiques avec des échangeurs thermiques situés du cbté extérieur de la paroi du four. It is advantageous to produce the cooled support projections in the form of thermal tubes with heat exchangers located on the outside of the wall of the furnace.

La réalisation des saillies refroidies d'appui au moyen de tubes permet d'avoir une section intérieu- re réduite des tubes, ce gui permet d'assurer une grande vitesse de circulation du fluide de refroidissement les parcourant, et, par conséquent, un refroidissement fiable, de qualité, ae la saillie d'appui et une forte tenue de cette saillie. La forte tenue de la saillie assure un service prolongé du garnissage réfractaire, une protection fiable des éléments refroidis longitudinaux et du blindage du four contre l'action de l'atmosphère du four. The realization of the cooled support projections by means of tubes makes it possible to have a reduced internal section of the tubes, this mistletoe makes it possible to ensure a high speed of circulation of the cooling fluid traversing them, and, consequently, cooling. reliable, of quality, has the support projection and a strong holding of this projection. The strong resistance of the projection ensures prolonged service of the refractory lining, reliable protection of the longitudinal cooled elements and the shielding of the furnace against the action of the atmosphere of the furnace.

Lors de la fabrication de la saillie, ses tubes ne sont pas noyés dans la fonte liquide, ce qui exclut l'abaissement des propriétés physico-mecaniques du métal des tubes. During the manufacture of the projection, its tubes are not embedded in the liquid iron, which excludes the lowering of the physical-mechanical properties of the metal of the tubes.

La surface insignifiante des saillies permet d'abaisser l'extraction de chaleur aux gaz réducteurs du four et, par cela-même, d'abaisser la consommation de combustible pour le processus de fabrication. La mise hors d'usage d'une saillie n'entraine aucun endommagement des éléments refroidis longitudinaux, ce qui rend plus fiable la protection du blindage du four. The insignificant surface of the projections makes it possible to lower the extraction of heat from the reducing gases of the furnace and, thereby, to lower the consumption of fuel for the manufacturing process. Putting a projection out of use does not cause any damage to the longitudinal cooled elements, which makes the protection of the furnace shield more reliable.

Tout le dispositif est de fabrication et de montage simples. The whole device is simple to manufacture and assemble.

Des exemples concrets de réalisation de l'invention, sont décrits ci-dessous, en référence aux dessins annexes, dans lesquels:
la Fig. 1 représente schématiquement un dispositif pour le refroidissement de la paroi d'un four à cuve (vue avant) conforme à l'invention;
la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1;
la Fig. 3 est une coupe suivant la ligne 111-111 sur la Fig. 1;
la Fig. 4 représente une variante de réalisation du dispositif pour le refroidissement de la paroi d'un four à cuve (vue avant) conforme à l'invention;
la Fig. 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V sur la Fig. 4;
la Fig. 6 est une coupe suivant la ligne
VI-VI sur la Fig. 4.Concrete examples of embodiment of the invention are described below, with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 schematically shows a device for cooling the wall of a shaft furnace (front view) according to the invention;
Fig. 2 is a sectional view along line II-II of FIG. 1;
Fig. 3 is a section along line 111-111 in FIG. 1;
Fig. 4 shows an alternative embodiment of the device for cooling the wall of a shaft furnace (front view) according to the invention;
Fig. 5 is a sectional view along the line VV in FIG. 4;
Fig. 6 is a section along the line
VI-VI in FIG. 4.

Le dispositif selon invention pour le refroidissement de la paroi d'un four à cuve comprend des éléments longitudinaux refroidis, réalisés avec des tubes 1 (Fig. 1), et des saillies refroidies d'appui, réalisées elle aussi au moyen de tubes 2. The device according to the invention for cooling the wall of a shaft furnace comprises cooled longitudinal elements, produced with tubes 1 (Fig. 1), and cooled support projections, also produced by tubes 2.

Des conduites 3 (Fig.2) amenant le fluide de refroidissement et des conduites 4 évacuant le fluide de refroidissement, sont connectées aux tubes 1 de l'élément longitudinal refroidi. Lines 3 (Fig. 2) supplying the cooling fluid and lines 4 discharging the cooling fluid are connected to the tubes 1 of the cooled longitudinal element.

Des douilles 5 sont fixées aux tubes longitudinaux 1. Les saillies d'appui, constituées par les tubes 2, traversant les douilles 5. Sockets 5 are fixed to the longitudinal tubes 1. The support projections, formed by the tubes 2, passing through the sockets 5.

Le garnissage réfractaire 6 est placé sur les tubes 2 des saillies d'appui. The refractory lining 6 is placed on the tubes 2 of the support projections.

Tout le dispositif est fixé au blindage 7 du four. The entire device is fixed to the shield 7 of the oven.

Des conduites 8 (Fig. 3) amenant le fluide de refroidissement et des conduites 9 évacuant le fluide de refroidissement, sont connectées aux tubes 2 des saillies d'appui. Lines 8 (Fig. 3) supplying the coolant and lines 9 discharging the coolant are connected to the tubes 2 of the support projections.

Les figures 1, 2, 3 montrent un mode de réalisation du dispositif pour le refroidissement de la paroi d'un four à cuve, dans lequel les éléments refroidis longitudinaux sont montés verticalement et les saillies refroidies d'appui sont horizontales,-c'est-à-dire font un angle de 90* par rapport aux éléments longitudinaux refroidis. Figures 1, 2, 3 show an embodiment of the device for cooling the wall of a shaft furnace, in which the longitudinal cooled elements are mounted vertically and the cooled support projections are horizontal, ie make an angle of 90 * with respect to the cooled longitudinal elements.

La saillie refroidie d'appui en tubes 2, représentée sur les figures 1, 2, 3, est destinée à un circuit de refroidissement par circulation d'eau. The cooled support projection in tubes 2, shown in FIGS. 1, 2, 3, is intended for a cooling circuit by circulation of water.

Les figures 4, 5, 6 représentent une variante de réalisation du dispositif pour le refroidissement de la paroi d'un four à cuve, dans laquelle les saillies refroidies d'appui en tubes 2 sont réalisées sous le forme de tubes thermiques
Dans les hauts fourneaux, la paroi de la cuve est inclinée (d'ordinaire d'un angle de 82' à 84v). Figures 4, 5, 6 show an alternative embodiment of the device for cooling the wall of a shaft furnace, in which the cooled support projections in tubes 2 are produced in the form of thermal tubes
In blast furnaces, the wall of the tank is inclined (usually at an angle of 82 'to 84v).

Les éléments refroidis longitudinaux en tubes 1 (Fig. 5) sont disposés le long de la paroi du four. Les tubes 2 des saillies refroidies d'appui sont disposés horizontalement. De la sorte, l'angle entre les éléments refroidis longitudinaux et les saillies refroidies d'appui est inférieur à 90u. The longitudinal cooled elements in tubes 1 (Fig. 5) are arranged along the wall of the furnace. The tubes 2 of the cooled support projections are arranged horizontally. In this way, the angle between the longitudinal cooled elements and the cooled support projections is less than 90 μ.

Les saillies refroidies d'appui peuvent être disposées non seulement suivant l'horizontale, mais aussi sous un autre angle par rapport aux éléments refroidis longitudinaux en sens inverse de la descente des consti tuants de la charge. I1 est dans ce cas avantageux d'appliquer le garnissage 6 sur la paroi du four par projection. The cooled support projections can be arranged not only horizontally, but also at another angle relative to the longitudinal cooled elements in the opposite direction from the descent of the load components. I1 is in this case advantageous to apply the lining 6 on the wall of the furnace by projection.

Le refroidissement des saillies d'appui, réalisées sous la forme de tubes thermiques,est assuré par des échangeurs thermiques 10, situés du coté extérieur de la paroi du four. Les conduitesll amenant le fluide de refroidissement et les conduites 12 évacuant le fluide de refroidissement sont connectées aux échangeurs thermiques 10. The cooling of the support projections, produced in the form of thermal tubes, is ensured by heat exchangers 10, located on the outside of the wall of the furnace. The pipes 11 supplying the cooling fluid and the pipes 12 discharging the cooling fluid are connected to the heat exchangers 10.

Le dispositif faisant l'objet de l'invention fonctionne de la façon suivante. The device which is the subject of the invention operates in the following manner.

Un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau ou un mélange vapeur-eau, est amené par les conduites 3 (figures 2, 5) aux tubes 1, extrait la chaleur des constituants de la charge et des gaz du four et est évacué par les conduites 4. A cooling fluid, for example water or a steam-water mixture, is brought via the lines 3 (FIGS. 2, 5) to the tubes 1, extracts the heat from the constituents of the charge and from the gases of the oven and is evacuated through the pipes 4.

En outre un fluide de refroidissement est amené par lesconduites 8 (Fig. 3) aux tubes 2, extrait la chaleur des constituants de la charge et des gaz du four et est évacué par les conduites 9. In addition, a cooling fluid is supplied via the conduits 8 (FIG. 3) to the tubes 2, extracts the heat from the constituents of the charge and from the gases of the furnace and is evacuated via the conduits 9.

Les tubes 2 des saillies d'appui pénètrent à l'intérieur du four à travers les douilles 5, qui sont fixées aux tubes 1 des éléments refroidis longitudinaux et le garnissage réfractaire 6 repose sur ces tubes 2. The tubes 2 of the support projections penetrate inside the furnace through the sockets 5, which are fixed to the tubes 1 of the longitudinal cooled elements and the refractory lining 6 rests on these tubes 2.

Tout le dispositif est fixé au blindage 7 (Fig. 2) du four par des procédés connus. The whole device is fixed to the shield 7 (Fig. 2) of the oven by known methods.

Dans le cas où les saillies d'appui sont réalisées sous la forme de tubes thermiques, le fluide de refroidissement circulant dans les tubes thermiques se refroidit dans les échangeurs 10 (figures 4, 5, 6). Le refroidissement est assure par un fluide de rexroidisse- ment amené par les conduites 11 et évacué par les conduites 12. In the case where the support projections are produced in the form of thermal tubes, the cooling fluid circulating in the thermal tubes cools in the exchangers 10 (FIGS. 4, 5, 6). Cooling is provided by a coolant supplied by the pipes 11 and evacuated by the pipes 12.

Claims

1. Device for cooling the wall of a shaft furnace, comprising longitudinal cooling elements, arranged along the wall of the furnace, and cooled support projections characterized in that the cooled support projections are produced in the form of tubes (2) and sockets (5), which pass between the longitudinal cooled elements, also produced by tubes (1), to which the sockets (5), the tubes (2) of the projections are fixed cooled support making with respect to the tubes (1) longitudinal cooled elements of an angle less than or equal to 9o.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cooled support projections are made in the form of thermal tubes (2), with heat exchangers (10) located on the outside of the wall of the furnace.