FR2533858A1 - Appareil et procede pour percer la paroi superieure en brique d'un four a coke - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL ET UN PROCEDE POUR PERCER DES TROUS VERTICAUX DANS LA PAROI SUPERIEURE EN BRIQUE D'UN FOUR A COKE. L'APPAREIL COMPREND UN SUPPORT DE GUIDAGE 7 MONTE RIGIDEMENT VERTICALEMENT SUR UNE STRUCTURE HORIZONTALE 5 SUR LA SURFACE SUPERIEURE 4 D'UN FOUR A COKE, ET UN ARBRE TUBULAIRE DE GUIDAGE 14 RELIE A SON EXTREMITE SUPERIEURE A UNE PERCEUSE ROTATIVE 12, AYANT UN TREPAN 13 LIBREMENT REMPLACABLE ATTACHE A SON EXTREMITE INFERIEURE ET COMPORTANT UN PASSAGE POUR UNE MATIERE GAZEUSE DE REFROIDISSEMENT EST MONTE DE MANIERE MOBILE VERTICALEMENT SUR LE SUPPORT DE GUIDAGE 7 ET PARALLELEMENT A LUI. POUR UN PERCAGE, ON UTILISE SUCCESSIVEMENT UN TREPAN A COURONNE A LAMES CARREES, UN TREPAN A COURONNE A LAMES CIRCULAIRES ET UN TREPAN DU TYPE RABOTEUSE. APPLICATION AU PERCAGE DE TROUS POUR MESURE DE LA TEMPERATURE.

Description

-1- La présente invention concerne un appareil et un procédé pour percer

verticalement la brique au haut d'un four à coke proprement dit par perçage rotatif, et plus particulièrement l'invention concerne un appareil par lequel un trou pour mesure de la température ayant une verticalité et une profondeur précises est formé à chacune de plusieurs positions désirées dans le haut d'un four à coke en fonctionnement, par exemple dans la brique juste au-dessus des chambres de combustion voisines de la chambre de carbonisation o la température interne est aussi élevée que de 800 à 900 'C sans causer de dommages à

l'entourage et un procédé de forage qui utilise l'appareil.

Récemment, un "système de régulation par ordinateur de

la combustion des fours à coke", qui est extrêmement effi-

cace pour économiser la main-d'oeuvre et pour économiser

l'énergie dans le fonctionnement des fours et pour amé-

liorer les propriétés du coke, en particulier la résistance mécanique du coke, a été trouvé et mis en service Le point essentiel de ce système est la mesure des températures des chambres de combustion et la commande par ordinateur du

contrôle détaillé des températures du four et de la régu-

lation du courant de gaz nécessaire pour maintenir la distribution appropriée des températures des chambres de

combustion est effectuée par un-ordinateur d'après les tem-

pératures mesurées Dans cette mesure des températures des chambres de combustion, si les thermocouples de mesure des températures sont exposés directement aux passages des gaz,

les thermocouples seront endommagés et deviendront inutili-

sables en une période de 1 à 2 mois en raison des tempéra-

tures élevées et des constituants corrosifs des gaz brûlés,

rendant ainsi inévitable de mesurer indirectement la tempé-

rature à travers la brique réfractaire du haut du four à partir de l'intérieur de la brique Comme résultat, il est nécessaire de former un grand nombre de trous pour mesure de la température dans le haut d'un four à coke, c'est-à-dire -2- qu'il est nécessaire de former un ou plusieurs trous par rangée de chambres de combustion dans le cas d'un grand four et 100 trous ou plus pour mesure de la température dans le cas d'une batterie de fours comprenant 100 chambres de combustion ou plus. Dans un tel cas, les trous pour mesure la température doivent être formés avec précision dans la brique au haut du four de manière à assurer la mesure de la température et la précision des mesures aussi près que possible des

températures réelles du gaz Bien que les fours nouvel-

lement construits puissent être construits en utilisant des

briques de forme convenable pour fournir les trous néces-

saires pour mesure des températures au cours de la pro-

duction des briques pour le haut des fours, la durée de vie des fours à coke est de 20 à 30 ans et donc l'introduction

du système de régulation de combustion mentionné précé-

demment et en conséquence la réalisation d'un grand nombre de trous pour mesure des températures sont effectuées sur les fours à coke existants en fonctionnement Dans ce cas, les problèmes suivants doivent être résolus à propos de la réalisation des trous pour mesure des températures: ( 1) Comme la température de la brique au sommet d'un four à coke en fonctionnement est comprise entre 800 et 900 'C à la portion de mesure des températures (la portion épaisse de la paroi du sommet du four à coke près de la chambre de combustion) et que la température s'élève du fait

de la production de chaleur de frottement causée par l'opé-

ration de coupe et comme la brique réfractaire ayant un haut degré de dureté doit être percée, il est nécessaire de trouver un foret spécial pour brique réfractaire ayant d'excellentes propriétés de résistance à la chaleur et de

résistance à l'usure.

( 2) Le foret doit être changé à un moment quelconque durant le percement d'un seul et même trou en fonction de la différence de température due aux profondeurs différentes -3- du trou, des buts du percement, de l'usure du forets etc. ( 3) La précision verticale des trous de mesure des

températures doit être de préférence dei 1/500 ou moins.

En d'autres termes, si la précision verticale des trous.

percés est insuffisante, l'extrémité antérieure d'un thermocouple inséré verticalement a tendance à venir au contact ou excessivement près de la paroi intérieure du trou percé et de plus les très nombreux trous de mesure des températures diffèrent les uns des autres en ce qui concerne les conditions de mesure des températures, ce qui nuit à la précision des mesures et réduit la précision de la régulation effectuée par le système de régulation

des températures en ce qui concerne tous-les fours à coke.

( 4) Comme tout dommage et donc la production de toutes fissures ou la chute des joints des briques ou de mortier sur la paroi du trou durant le percement a pour effet que l'étanchéité aux gaz du four à coke devient insuffisante et que les gaz brûlés pourront passer dans les trous de mesure de température et corroder-les

thermocouples, l'appareil à percer et le procédé de per-

cement doivent être tels que la brique ne soit soumise

à aucune vibration et à aucun choc.

( 5) Même si un trou est percé doucement, il existe le risque de petites fissures ou la rupture de joints se produisent à la paroi du trou foré et il est nécessaire de détecter ces fissures ou ruptures et d'y remédier,-de

façon à empêcher complètement le passage des gaz brûlés.

Dans le passé, en l'absence de tous autres besoins

de formation de trous dans la brique chauffée à une tempé-

rature élevée dans des conditions telles que mentionnées précédemment, les techniques de ce genre n'ont pas été développées de manière satisfaisante En d'autres termes, les machines à percer et à forer qui ont été utilisées jusqu'à présent comprennent divers types de machines, comme la foreuse pour le forage de trous en vue de -4- l'insertion de dvnamite dans des mines de charbon et autres, la foreuse pour prélever des échantillons pour analyse des couches dans des travaux de génie civil, la perceuse pour percement de trous pour injection de lait de ciment dans la roche de base dans la construction d'un barrage, la foreuse pour le forage de puits de pétrole, etc, et ces machines sont telles que: ( 1) les machines sont utilisées à la température ambiante et donc la chaleur de frottement produite durant l'opération de forage est de l'ordre de 200 à 300 'C: ( 2) initialement,

il n 'était pas nécessaire qu'on accorde beaucoup d'impor-

tance aux donnages causés à la surface intérieure des

trous ou à leur entourage; ( 3) des vibrations considé-

-rables sont causées; ( 4) aucun percement ou forage précis

et aucune précision verticale ne sont nécessaires.

Au contraire, la brique en haut d'un four à coke se

trouve à une température élevée comme mentionné précé-

demment En d'autres termes, par-exemple, la tempé-

rature au fond des carneaux de la chambre de combustion atteint 1 150 à 1 2500 C et donc la température de la

brique en haut du four au-dessus de la chambre de com-

bustion atteint environ 1 000 C La figure 1 montre-les valeurs mesurées réelles dans les "distributions de température pour les portions de trou percées dans le toit d'un four à coke", montrant que la température à la profondeur de 1 000 mm d'un trou percé ou à la position de 1 m au-dessous de la surface supérieure proprement dite

du four à coke est comprise entre 780 et 820 'C et la tempé-

rature à la position de 2 m au-dessous de la surface supérieure est comprise entre 890 et 9600 C (L'épaisseur de la brique du haut au moment de la mesure était de

2 450 mm).

Comme une chaleur de frottement est ajoutée par

l'opération de percement, le foret est utilisé à des tempé-

ratures élevées de 12000 C ou plus et donc les machines à -5- percer classiques pour percement à froid ne peuvent pas

être utilisées du pcint de vue des propriétés de résis-

tance à la chaleur et de résistance à l'usure.

De plus, comme la brique du haut du four est-cons-

truite en joignant ensemble au mortier de petites briques d'environ 230 x 115 x 145, si la vitesse de rotation du foret, la vitesse de percement, la forme du foret, etc, ne sont pas choisies avec soin et si on n'empêche pas complètement les vibrations, les chocs, etc, il existe le danger de formation de fissures aux joints en mortier et cela cause dans certains cas des fissures dans la brique ou une rupture du mortier, permettant ainsi aux gaz de combustion d'entrer dans les trous percés et rendant ainsi impossible l'utilisation des machines classiques à

forer ou à percer en raison de ce danger.

De plus, en supposant que la longueur entière d'une perceuse est de 3 m, que le diamètre de chaque trou percé est de 62 mm et qu'un thermocouple ayant un diamètre de 20 mm est suspendu verticalement et inséré dans le trou, la petite distance entre la paroi du trou percé et l'extrémité antérieure du thermocouple sera de 21 mir si le trou percé est complètement vertical, et l'extrémité antérieure (la portion de mesure des températures) du thermocouple viendra en contact avec la paroi latérale du trou si la verticalité du trou percé comporte une erreur de 1/100 De plus, comme la variation de la petite distance est grande parmi un grand nombre de trous de mesure des températures et comme on ne peut pas s'attendre à la précision désirée pour les températures mesurées dans les trous et à la précision de mesure désirée parmi les trous, la verticalité des

trous percés doit être de 1/500 ou moins Il est prati-

quement impossible pour les machines à percer classiques

mentionnées précédemment d'effectuer l'opération de per-

cement avec une telle précision de la verticalité des

trous percés.

-6- Un but principal de la présente invention est de fournir un appareil et un procédé pour percer dans la brique au haut d'un four à coke des trous vertzicaux de mesure des températures avec un haut degré de précision de la verticalité et de précision de la profondeur sans

aucun dommage à la brique.

Un but particulier de l'invention est de fournir un appareil et un procédé capables de percer la brique à

température élevée au haut de fours à coke en fonction-

nement sans aucune mesure.

Un autre but particulier de l'invention est de fournir une machine à percer et un procédé pour percer la paroi de brique du haut d'un four à coke construite par jonction au mortier de petites briques avec moins de danger de causer des vibrations excessives ou des chocs durant l'opération de percement, et donc des dommages à la paroi

intérieure des trous percés.

Un autre but particulier encore de l'invention est de fournir un appareil de forage rotatif et un procédé capables de percer des trous avec une précision de

verticalité de 1/500 ou moins.

En vue d'atteindre les buts importants mentionnés ci-dessus, selon la présente invention, il est ainsi prévu un appareil de perçage rotatif pour former par perçage rotatif un trou vertical dans chaque position de perçage désirée à la surface d'une paroi supérieure en brique d'un four à coke proprement dit, l'appareil comprenant un support de guidage mobile sur la surface supérieure de façon à être placé verticalement à chaque position de perçage, une perceuse rotative supportée de manière mobile verticalement sur le support de guidage, un arbre creux relié à la perceuse rotative pour servir d'arbre rotatif de perçage et disposé parallèlement au support de guidage, des moyens d'entraînement pour entraîner axialement l'arbre creux le long du support de guidage, un trépan creux fixé -7- de manière détachable à l'extrémité inférieure de l'arbre creux et des moyens d'alimentation en matière gazeuse pour refouler une matière gazeuse dans l'arbre creux de façon que la matière gazeuse sorte en jet de l'extrémité antérieure du foret. Selon l'invention, il est prévu aussi un procédé de perçage rotatif mis en oeuvre au moyen d'un tel appareil de perçage rotatif dans lequel un arbre rotatif de perçage mobile axialement verticalement est tourné à une position

désirée sur la surface supérieure d'un four à coke pro-

prement-dit et un trou est percé verticalement par perçage rotatif dans la paroi supérieure de brique à la position désirée par un trépan fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre rotatif de perçage, le procédé comprenant: une étape dans laquelle on place verticalement sur la position de perçage un arbre creux droit comportant un passage pour une matière gazeuse de refroidissement et prévu pour servir d'arbre rotatif de perçage; une première étape de perçage dans laquelle on fixe un premier trépan à couronne ayant des lames carrées à l'extrémité inférieure de l'arbre creux et on fait tourner l'arbre creux et on le fait descendre

axialement tout en refoulant une matière-gazeuse de refroi-

dissement dans le passage à partir de la partie supérieure de l'arbre creux et on fait sortir en jet la matière gazeuse de l'extrémité supérieure du premier trépan à couronne de façon à percer la paroi supérieure en brique jusqu'à une profondeur d'au moins cinq fois le diamètre du trou à percer; une seconde étape de perçage dans laquelle on remplace le trépan à l'extrémité inférieure de -l'arbre creux par un second trépan à couronne ayant des lames circulaires et on continue le perçage du trou percé par la première étape de perçace jusque près d'une profondeur; désirée prédéterminée tout en refoulant la matière gazeuse de refroidissement dans le passage à partir de la partie supérieure de l'arbre creux et en faisant sortir en jet la -8- matière gazeuse de l'extrémité antérieure du second trépan

à couronne; et une troisième étape de perçage dans la-

quelle on remplace le trépan à l'extrémité inférieure de l'arbre creux par un trépan du type raboteuse avec trous de-ventilation et on rabote le fond du trou formé par la seconde étape de perçage jusqu'à la profondeur désirée tout en refoulant la matière gazeuse de refroidissement à partir de la partie supérieure de l'arbre creux et en faisant sortir en jet la matière gazeuse de l'extrémité antérieure

du trépan.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le support de guidage est pourvu d'une crémaillère formée sur sa direction longitudinale et les moyens d'entraînement comprennent un pignon engrené avec la crémaillère, de is façon que la rotation de la perceuse soit transmise à une vitesse réduite au pignon et qu'ainsi l'arbre creux soit déplacé vers le bas en synchronisme avec la rotation de la perceuse durant l'opération de perçage et que l'arbre creux soit déplacé vers le haut eh réponse à la rotation

de la perceuse dans la direction inverse.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moyen d'alimentation en matière gazeuse est construit de manière que la matière gazeuse de refroidissement soit

introduite dans l'arbre creux à travers le boîtier non-

tournant de la perceuse rotative.

Selon un autre mode de réalisation encore de l'in-

vention, le support de guidage est monté en position fixe

verticale sur une structure mobile sur la surface supé-

rieure et la structure est pourvue de dispositifs de réglage de niveau de façon à maintenir la structure dans

une position horizontale.

Durant le perçage rotatif selon l'invention, un essai de fuite de gaz consistant à refouler un gaz inerte ou de l'air dans le trou après la fin de la troisième étape de perçage et à mesurer la vitesse de réduction de pression

2533858.

-9-

sera en outre effectué de préférence.

Il est préférable aussi de prévoir que suivant le résultat de l'essai de fuite de gaz ou en cas de besoin mais sans exécution de l'essai de fuite de gaz, du mortier en poudre sec sera envoyé dans le trou formé par la troi- sième étape de forage, en particulier la partie du trou à une température élevée de 700 'C ou plus, de façon à réparer la partie endommagée de la paroi du trou, et un lait de mortier résistant à la chaleur est refoulé dans la partie du trou à température moins élevée pour réparer

la portion endommagée.

Selon le procédé de forage de la présente invention, trois types de trépans sont utilisés sélectivement selon les différentes phases et les buts de l'opération de forage et l'opération est effectuée avec synchronisation des vitesses de rotation et vitesses de progression, de

façon à percer un trou à une profondeur précise prédéter-

minée sans endommager la brique et les joints à température élevée De plus, ce procédé de forage règle avec précision la verticalité des trous percés avec le résultat que même

si on forme un grand nombre de trous de mesure de tempé-

rature, les trous de mesure de température assurent la mesure des températures dans les mêmes conditions et

aussi la durée opératoire réduite et les économies de main-

d'oeuvre sont assurées -

Bien que la présente invention soit appliquée prin-

cipalement au percement de trous de mesure de température

pour les chambres de combustion de fours à coke, la pré-

sente invention permet de percer des trous à des positions désirées quelconques sur des parties quelconques autres que la chambre de combustion par exemple la chambre de carbonisation ou les conduits d'échappement des gaz brûlés qui permettent la mesure des températures à travers le sommet du four et il est possible aussi de prévoir la réalisation de manière que l'appareil à percer soit -10- solidaire d'un véhicule à plate-forme ou d'un dispositif de nettoyage de haut de four de façon à être déplacé et arrêté à une position donnée quelconque, et l'appareil à percer est pourvu de divers accessoires, tel qu'un cylindre hydraulique à des fins de réglage et d'ajustement de l'angle de perçage, des moyens de verrouillage électromagnétique pour bloquer en place le dispositif de perçage et un détecteur de position, par exemple

un commutateur de fin de course pour réglage de la pro-

lo fondeur du trou percé, de façon que l'opération de forage soit effectuée avec précision et rapidement par un petit

nombre de personnes.

L'appareil et le procédé de forage selon la présente invention rendent possible d'appliquer un système de régulation de la combustion par ordinateur aux fours à coke qui sont en fonctionnement et ils ont donc des effets

industriels remarquables.

D'autres buts, particularités et avantages de

l'invention résulteront encore de la description ci-après.

Aux dessins annexés: La figure 1 est un graphique montrant la relation entre la profondeur des trous dans la paroi supérieure en brique de fours:,à coke et les températures mesurées

réelles dans les trous percés.

La figure 2 est une vue de côté montrant un mode de

réalisation d'un appareil à percer selon l'invention.

La figure 3 est une vue en plan de l'appareil de la

figure 2.

La figure 4 a est une vue de face d'un premier trépan

A utilisé avec l'invention.

La figure 4 b est une vue de côté du trépan de la

figure 4 a.

La figure 5 a est une vue de face d'un second trépan B

utilisé avec l'invention.

11- La figure 5 b est une vue de côté du trépan de la

figure 5 a.

La figure 6 a est une vue de face d'un troisième

trépan C utilisé avec l'invention.

La figure 6 b est une vue en coupe le long de la

ligne b b de la figure,6 a.

La figure 7 est une vue en plan montrant les

positions de percement de trous de mesure de la tempéra-

ture dans le haut du four à coke.

La figure 8 est une vue de côté longitudinale montrant l'état d'un trou percé à une profondeur prédéterminée par le trépan B. Un mode de réalisation d'un appareil à percer selon l'invention va maintenant être décrit Sur la figure 2 qui est une vue de côté de l'appareil à percer dans son ensemble et la figure 3 qui est une vue en plan de l'appareil de la figure 2, la référence 1 désigne une chambre de combustion d'un four à coke et la référence 2 désigne un ouvrage en briques construit en joignant des briques réfractaires en argile réfractaire dure et en silice avec des joints 3 et formant le toit du four à coke La référence 4 désigne une surface supérieure de four à coke qui est habituellement plane La référencé 5 désigne une structure horizontale disposée sur la surface supérieures et consistant en un châssis en acier ayant par- exemple des dimensions d'environ 2,5 m de longueur et -1,0 m de largeur et maintenu dans une position horizontale par un niveau à bulle (non représenté)

et des dispositifs 6 de réglage de niveau aux quatre coins.

-La référence 7 désigne un support de guidage sous la forme par exemple d'une colonne d'acier de section carrée qui a environ 3,5 m de longueur et est montée fixement en

position verticale sur la structure 5 au moyen d'un indi-

cateur de verticalité 8, quatre éléments de support 9 et écrous 10 de fixation du fond avec une erreur de verticalité

de 1/500 ou moins.

-12- Le support de guidage 7 est pourvu d'une crémaillère

11 formée sur son côté le long de la direction longitudi-

nale et, monté de manière mobile sur le crémaillère 11, se trouve un chariot d'entraînement 26 ayant un pignon 27 engrené avec la crémaillère 11 Une perceuse 12 constituée

par exemple d'une perceuse à couronne entraînée électri-

quement est supportée de manière fixe, vers le bas, sur le chariot d'entraînement 26, et la rotation de la perceuse 12 est transmise au Pignon 27 par un engrenage réducteur

(non représenté) En d'autres termes, le chariot d'entrai-

nement 26 supporte de manière mobile verticalement la perceuse 12 sur le support de guidage 7 et le pignon 26 est entraîné en rotation en synchronisme avec la rotation de la perceuse de façon à déplacer verticalement la perceuse 12 avec un rapport de réduction prédéterminé par rapport à

la vitesse de la perceuse.

La perceuse 12 comprend un arbre tubulaire de guidage droit et creux 14 servant d'arbre de rotation de la perceuse et l'arbre tubulaire de guidage 14 est suspendu de façon étroitement parallèle au support de guidage 7-de façon à simultanément tourner et se déplacer verticalement Un trépan creux 13 est choisi parmi plusieurs types différents et monté de manière détachable à l'extrémité inférieure de l'arbre tubulaire de guidage 14 à l'aide par exemple de moyens d'accouplement tels qu'une douille filetée comme on le décrira plus loin En d'autres termes, simultanément avec la rotation de la perceuse à couronne 12, le trépan 13 est déplacé verticalement avec précision tout en effectuant un mouvement de rotation La vitesse de rotation de la perceuse à couronne 12 est variable en fonction du

type du trépan 13.

La longueur complète de la perceuse à couronne 12, par exemple la longueur depuis son extrémité supérieure jusqu'à l'extrémité inférieure du trépan 13, est d'environ 3,0 m et l'intérieur de l'arbre tubulaire de guidage 14 -13-

forme un passage pour une matière gazeuse de refroidis-

sement comme de l'a,'r comprimé ou de l'azote gazeux com-

primé utilisée pour refroidissement forcé de la perceuse à son extrémité L'intérieur de l'arbre tubulaire de guidage 14 est évidemment en communication avec l'intérieur du boîtier fermé de la perceuse à couronne 12 et un tuyau

flexible 15 est relié au boîtier ou à la partie non tour-

nante de la perceuse à couronne 12 de façon à refouler la

matière gazeuse de refroidissement dans la perceuse à cou-

ronne 12, amenant ainsi la matière gazeuse de refroidis-

sement sous une pression d'environ 2 à 3 kg/cm 2 ( 1,96 2,94 x 105 Pa) dans le passage creux à l'intérieur

de l'arbre tubulaire de guidage 14.

Les trépans 13 remplissant trois fonctions différentes sont utilisés sélectivement En d'autre termes, durant la première étape de l'opération de percement, un premier trépan à couronne 13 A (appelé ci-après trépan A) ayant plusieurs (quatre dans ce mode de réalisation) lames

carrées comme représenté sur les figures 4 a et 4 b, n'en-

traînant pas de risque de causer des vibrations durant la

coupe, ayant d'excellentes performances de coupe et con-

venant pour percement jusqu'à une profondeur d'au moins cinq fois le diamètre du trou à percer dans la partie à température peu élevée de la brique ( 300 à 500 'C) est utilisé en vue d'assurer la précision du positionnement

du trou et de la verticalité.

Durant la deuxième étape de percement, on utilise un deuxième trépan-à couronne 13 B (appelé ci-après trépan B) qui comporte des lames circulaires comme représenté sur

les figures 5 a et 5 b, a d'excellentes propriétés de résis-

tance à la chaleur et de résistance au choc, produit moins de vibrations de coupe et convient pour percement presque à la profondeur finale désirée'( 2 200 à 2 300 mim à partir de la surface supérieure) dans la partie à haute température de la brique ( 500 à 1 000 C) Comme représenté sur les -14- igures 5 a et 5 b, le trépan B est pourvu de plusieurs lames tronconiques droites 17 (quatre dans ce mode de réalisation, formées d'aciêE à grande vitesse résistant à la chaleur et résistant à l'usure) qui sont montées de manière détachable sur une face terminale antérieure

d'un corps de trépan cylindrique 28 avec des boulons 18.

Dans ce cas, comme une base conique 19 de chaque lame 17 forme une surface supérieure de coupe et une périphérie conique forme un flanc et comme chaque lame de coupe est d'une forme cirsulaire, il existe l'effet de dispersion de la contrainte de coupe et ainsi cela empêche toute rupture anormale due à l'échauffement et aux vibrations De plus, comme les lames de coupe sont montées de manière détachable

sur le corps 28 du trépan, il y a un autre avantage con-

sistant en ce qu'un changement dans la position de contact rotatif des lames et leur remplacement peuvent être

effectués facilement.

La troisième étape du percement a pour but de rendre

lisse le fond du trou Comme le forage par les arêtes cou-

pantes du trépan B ( 13 B) laisse une portion cylindrique au fond du trou comme mentionné précédemment, la troisième étape a pour but de faire disparaître la portion cylindrique et d'établir le fond à une profondeur prédéterminée aussi

proche que possible de la chambre de combustion située au-

dessous, de manière à assurer la précision désirée de

mesure des températures.

Dans ce cas, on utilise un troisième trépan 13 C (appelé ci-après trépan C) qui est ce qu'on appelle une fraise raboteuse comme représenté sur les figures 6 a et 6 b et similaire aux fraises utilisées pour percer le béton, la roche, etc Sur les figures 6 a et 6 b, la référence 21 désigne des arêtes tranchantes formées d'une matière ayant d'excellentes propriétés de résistance à la chaleur et de résistance à l'usure, 30 les évidements entre les arêtes tranchantes, 31 un trou central de ventilationet 32 des -15- trous latéraux de ventilation Ainsi, le trépan C ( 13 C)

est un trépan creux du type raboteuse avec trous de venti-

lation et est capable de fonctionner à une vitesse d'environ 900 tpm et à une vitesse de coupe de 30 à 35 mm/min et de donner au fond du-trou un fini de coupe uni lisse. Comme chacun des trépans 13 A, 13 B et 13 C est chauffé

à une température élevée en raison de la chaleur trans-

mise par la brique à température élevée et de la chaleur

de frottement de coupe, une matière gazeuse de refroidis-

sement comme de l'air comprimé ou de l'azote gazeux com-

primé est refoulée dans l'arbre annulaire de guidage 14 équipé du trépan à partir de la' partie supérieure de cet arbre de façon à refroidir le trépan de manière forcée En d'autres termes, comme représenté sur les figures 4 a et 4 b ou les figures Sa et 5 b, l'extrémité intérieure de chacune des lames tranchantes 16 du trépan A ( 13 A) ou l'extrémité intérieure de chacune des'lames transchantes 17 du trépan B ( 13 B) est située du côté intérieur de la

surface de paroi intérieure de l'arbre tubulaire de gui-

dage 14 dont l'intérieur communique avec le trépan à cou-

ronne, avec le résultat qu'un espace libre est formé entre

la carotte de brique coupée et laissée à l'intérieur de-

l'arbre tubulaire de guidaqe 14 et sa surface de paroi intérieure et ainsi la matière grazeuse de refroidissement s'écoule par l'espace libre Dans le cas du trépan du type raboteuse 13 C (trépan C), comme représenté sur les figures 6 a et 6 b, la matière gazeuse de refroidissement s'écoule par les trous de ventilation 31 et 32 qui sont-en

communication avec l'intérieur de l'arbre tubulaire de -

guidage 14 De plus, avec chacun des trépans 13 A, 13 B et 13 C, l'extrémité extérieure de chaque lame tranchante fait saillie à l'extérieur de la surface extérieure de l'arbre tubulaire de guidage 14, avec le résultat qu'un espace libre -est formé entre la surface extérieure de l'arbre tubulaire

-16 2533858

de guidage et la paroi du trou percé et le retour de la matière gazeuse chasse vers le haut les débris de brique

et les-décharge au-dessus du four par l'espace libre.

En raison de la construction décrite ci-dessus de l'appareil à percer selon l'invention, l'appareil est capable de percer la brique à température élevée des hauts des four à coke de façon à former un grand nombre de trous de mesure des températures en un court laps de temps sans aucune variation mais avec un degré élevé de -précision de la verticalité et une plus grande précision -de profondeur De plus, grâce à l'utilisation sélective des trépans appropriés en fonction des étapes de percement

respectives, il n'y a pas de danger de causer des vi-

brations ou des chocs, avec le résultat que les dommages à la brique et aux joints autour du trou percé sont réduits au minimum et que l'entretien après le percement du trou est facile Il y a de nombreux autres avantages, par exemple que la corrosion des thermocouples est empêchée, que les fuites de gaz brûlés sont empêchées, etc. De plus, l'appareil a percer peut être monté sur le véhicule à plate-forme ou le dispositif de nettoyage des hauts de four au-dessus des fours à coke pour effectuer le perçage et-ainsi effectuer le perçace d'un grand nombre de trous de mesure des températures d'une manière efficace

en un court laps de temps.

Une méthode de perçage mise en oeuvre au moyen de l'appareil à percer selon l'invention va maintenant être décrite Comme-représenté sur la figure 7 qui est une vue partielle en plan d'un haut de four à coke, les positions de perçage de trous de mesure des températures dans le haut du four à coke sont indiquées à des positions centrales 23

entre une multiplicité de carneaux 22 (carneaux de com-

bustion) au-dessus des chambres de combustion et aussi la profondeur des trous et le diamètre des trous sont réglées à l'avance à des profondeurs de 2 200 à 2 300 mm et des 1 7- diamètres de 50 à 60 mm bien que ces dimensions puissent

varier plus ou moin suivant les types des fours à coke.

Une portion hachurée 24 indique la position dés chambres

de carbonisation.

Tout d'abord, l'appareil à percer est monté sur-le véhicule à plate-forme ou le dispositif du même genre et amené près de la position o on doit faire un trou de manière à placer la structure horizontale 5 représentée

sur les figures 2 et 3 à la position de perçage (la struc-

ture horizontale a une position de montage vertical pré-' déterminée pour le support de guidage) La structure horizontale 5 est maintenue dans une position horizontale par le niveau à bulle (non représenté) et les éléments de réglage 6 La verticalité du support de guidage 7 monté

sur la structure 5 est mesurée par l'indicateur de verti-

calité 8 et les éléments de support 9 sont réglés en fonction du résultat de la mesure de façon à maintenir l'erreur de verticalité à 1/500 ou moins Finalement, le support de guidage 7 est monté rigidement sur la structure 5 au moyen du boulon de blocage de fond 10, Le trépan A ( 13 A) représenté sur les figures 4 a et 4 b est monté à l'extrémité inférieure de l'arbre tubulaire de guidage 14 et aligné avec la position de perçage Ensuite, on fait fonctionner le moteur de la perceuse à couronne 12 et de l'azote gazeux (ou de l'air comprimé) ayant une pression de 2 à 3 kg/cm 2 ( 1,96 2,94 x 105 Pa) est amené au passage pour gaz à l'intérieur-de l'arbre tubulaire de guidage 14, et on commence ainsi le perçage tout en refroidissant l'arbre tubulaire de guidage 14 et le trépan A ( 13 A) La vitesse de rotation et la vitesse de perçage appropriées du trépan A ( 13 A) sont d'environ 900 tpm et environ 40 à

mm/min, respectivement Par perçage jusqu'à une pro-

fondeur d'au moins cinq fois le diamètre du trou à percer, par exemple jusqu'à 300 mm, il est possible d'assurer la position désirée et la verticalité du trou Les particules -18- de brique coupées et les particules de mortier sont déplacées et chassées vers le haut par la matière gazeuse comprimée de refroidissement par l'espace libre entre la surface extérieure de l'arbre tubulaire de guidage 14 et la paroi du trou percé Cette première étape de perçage est

terminée en 7 à 8 minutes.

Ensuite, on fait tourner la perceuse 12 dans la direction inverse de façon que le pignon 27 soit tourné dans la direction inverse et que le chariot d'entraînement 26 soit déplacé vers le haut Ainsi, l'arbre tubulaire de guidage 14 est ramené vers le haut et le trépan 13 A est remplacé par le trépan B ( 13 B) représenté sur les fiqures * 5 a et 5 b En d'autres termes, la deuxième étape de perçage effectue le perçage du trou de mesure de température sur environ 2 000 mm jusque près de la profondeur désirée du trou et on utilise à cet effet le trépan B ( 13 B) ayant d'excellentes propriétés de résistance à la chaleur et de

résistance à l'usure Dans ce cas, pour empocher des dom-

mages aux briques et au mortier autour du trou percé, on choisira les conditions optimales de perçage, c'est-à-dire que la vitesse de rotation de la perceuse et la vitesse de perçage seront par exemple de 900 à 950 tpm et de 60 à mm/min, -respectivement Bien que le trépan soit soumis

-à un refroidissement forcé par la matière gazeuse de refroi-

dissement durant sa rotation, le trépan est remplacé le cas échéant par un nouveau trépan B au cours de l'opération

de manière à éviter des vibrations dues à l'usure progres-

sive du trépan -Tandis que le temps réel de perçage est

d'environ 30 minutes dans les conditions de perçage men-

tionnées précédemment à titre d'exemple, le temps total de travail nécessaire, y compris le changement de trépan, est d'environ 40 minutes Dans la deuxième étape, la quantité de coupe et la distance par unité de temps sont grandes et ainsi la carotte de brique résultante est laissée sous la forme d'une masse cylindrique à l'intérieur de la portion -19-

creuse de l'arbre tubulaire de guidaqe 14 En consécuence.

durant le changement de trépan la masse cylindrique est déplacée vers le haut telle quelle en même temps que l'arbre tubulaire de guidage 14 et la masse est enlevée à l'extérieur du trou. La figure 8 montre l'état du trou percé jusque près de la profondeur finale par le trépan B ( 13 B) et on verra qu'il reste une portion cylindrique 25 de la brique à la partie de la profondeur finale correspondant à l'alésage du trépan B ( 13 B) Si la température est mesurée dans ces conditions, il est impossible de mesurer la température près de la chambre de combustion 1 et de plus il en résulte une variation dans le degré de proximité Ainsi, il est nécessaire d'effectuer une opération pour donner au fond

du trou un fini à fond plat jusqu'à la profondeur prédé-

terminée (degré de proximité prédéterminé).

Comme résultat,, dans la troisième étape qui suit, on remplace le trépan B ( 13 B) par le trépan C ( 13 C) représenté sur les figures 6 a et 6 b et on effectue simultanément l'aplanissement du fond du trou et un réglage fin de la profondeur Le trépan C ( 13 C) utilisé pour la troisième étape de perçage est un trépan de rabotage comme représenté sur les figures 6 a et 6 b et la brique en avant du trépan est coupée de manière douce et horizontalement -Dans ce cas, en contrôlant la distance de mouvement vers le bas de l'arbre tubulaire de guidage 14 à partir de la position au sommet du four par un moyen de détection de la position tel qu'un commutateur defin de course, la profondeur du fond de chacun d'un grand nombre de trous peut être réglée à une profondeur prédéterminée avec la précision de + 2 mm

durant le perçage.

En ce qui concerne la maintenance des parois des trous après le perçage, bien qu 'à propos des appareils, des calibres et du mode opératoire pour l'opération de perçage mentionnée ci-dessus on considère comme un point important -20- d'empêcher des dommages aux brigues réfractaires et au mortier autour de la paroi du-trou percé, un essai-de

fuite de gaz doit de préférence être effectué par pré-

caution même si l'opération a été effectuée de manière douce En d'autres termes, l'extrémité supérieure du trou percé est fermée hermétiquement et de l'azote gazeux (ou de l'air comprimé) est refoulé dans le trou à une pression relative de 50 mm d'eau de façon à détecter la présence de fissures et de ruptures dans la paroi du trou en fonction de la vitesse de chute de pression La présence de tout

*défaut exige une réparation.

La partie à température élevée (environ les deux tiers inférieurs du trou percé) ayant une température de brique de 7000 C ou plus et la partie à température peu élevée (environ le tiers supérieur du trou) sont réparées séparément et du mortier en poudre sec est projeté dans la partie à température élevée pour remplir de mortier toute fissure ou cassure Par ailleurs, du mortier résistants àla chaleur est refoulé sous la forme de lait contre la paroi de la partie à température peu élevée du trou de façon que le mortier pénètre dans toute fissure et que la surface de la paroi soit revêtue du mortier De cette façon, la fuite de gaz brûlés est complètement empêchée.

É 533858

-21-

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 Dans un appareil pour perçage rotatif d'un trou vertical dans une paroi supérieure de brique à chaque position de perçage désirée sur une surface supérieure d'un four à coke proprement dit, le perfectionnement comprenant un support de guidage 7 mobile sur ladite surface supérieure et prévu pour être placé verticalement à la position de perçage; une perceuse rotative 12 supportée de manière mobile verticalement sur le support de guidage un arbre creux 14 relié à la perceuse rotative

pour servir d'arbre rotatif de perçage et disposé parallèle-

ment au support de guidage; des moyens 26, 27, 11 pour entraîner axialement l'arbre creux le long du support de guidage

un trépan creux 13 attaché de manière rempla-

çable à une extrémité inférieure de l'arbre creux, et des moyens d'alimentation 15 pour refouler une matière gazeuse de refroidissement dans l'arbre creux de façon à envoyer un jet de cette matière gazeuse par une

extrémité antérieure de l'arbre creux.

2 Un appareil pour perçage rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de guidage 7 est pourvu d'une crémaillère 11 s'étendant dans une direction longitudinale, et les moyens d'entraînement sont pourvus d'un pignon 27 engrené avec la crémaillère, et la rotation de la perceuse rotative est transmise à une vitesse réduite à ce pignon,- de façon que durant une opération de perçage l'arbre creux soit entraîné vers le bas en synchronisme avec la rotation de la perceuse rotative dans une direction et que cet arbre creux soit entraîné vers le haut en réponse à la rotation de la perceuse

rotative dans une direction opposée.

-22- 3 Un appareil pour perçage rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation font arriver la matière gazeuse de refroidissement dans l'arbre creux par l'intérieur d'un boîtier 12 non-tournant de la perceuse rotative. 4 Un appareil pour perçage rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de guidage 7 est monté rigidement verticalement sur une structure 5 mobile sur ladite surface supérieure, et cette structure est pourvue de moyens de réglage du niveau afin de

maintenir cette structure à l'horizontale.

Un appareil pour perçage rotatif selon la

revendication 1, caractérisé en ce que le trépan 13 est choi-

si parmi un premier trépan à couronne 13 A ayant des lames carrées, un deuxième trépan à couronne 13 B avec des lames circulaires et un trépan du type raboteuse 13 C avec des trous de ventilation creux 31,32, et est attaché de manière

remplaçable à l'extrémité inférieure de l'arbre creux.

6 Dans un procédé dans lequel un arbre rotatif de perçage mobile axialement verticalement est tourné à chaque position désirée sur une surface supérieure d'un four à coke proprement dit de façon à percer verticalement un trou dans une paroi supérieure de brique à ladite position avec un trépan attaché à l'extrémité inférieure de l'arbre rotatif de perçage, le perfectionnement comprenant: une étape dans laquelle on place verticalement l'arbre rotatif de perçage 14 sur une position de perçage, cet arbre rotatif de perçage comprenant un arbre creux droit

comportant un passage pour une matière gazeuse de refroidisse-

ment; une première étape de perçage dans laquelle on fixe un premier trépan à couronne 13 A avec des lames carrées à une extrémité inférieure de l'arbre creux et on fait tourner cet arbre creux de manière à l'entraîner axialement -23- vers le bas tout en refoulant une matière gazeuse de refroidissement dans ledit passage par une partie supérieure de l'arbre creux et on fait sortir en jet la matière gazeuse de refroidissement d'une extrémité antérieure du premier trépan à couronne de façon à percer la paroi supérieure en brique jusqu'à une profondeur d'au moins cinq fois le diamètre du trou- à percer; une seconde étape de perçage dans laquelle on remplace le premier trépan à l'extrémité inférieure de

l'arbre creux par un second trépan 13 B avec des lames-

circulaires et on continue le perçage du trou percé par la première étape de perçage jusque près d'une profondeur désirée prédéterminée tout en refoulant la matière gazeuse de refroidissement dans le passage par la partie supérieure de l'arbre creux et en faisant sortir en jet la matière gazeuse de refroidissement-d'u Sne extrémité-antérieure du second trépan; et une troisième étape de perçage dans laquelle on remplace le second trépan à l'extrémité inférieure de l'arbre creux par un trépan du type raboteuse 13 C comportant des trous de ventilation et on rabote doucement le fond du trou percé par la seconde étape de perçage jusqu'à la profondeur désirée tout en refoulant la matière gazeuse

de refroidissement dans le passage par la partie supé-

rieure de l'arbre creux et en faisant sortie en jet la*

matière gazeuse de refroidissement d'une extrémité anté-

rieure du trépan du type raboteuse.

7 Un procédé de perçage rotatif selon la revendi-

cation 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'essai de fuite de gaz dans laquelle on refoule

un gaz inerte ou de l'air dans le trou aplani par la troi-

sième étape de perçage et on mesure la vitesse de diminution

de la pression du gaz inerte ou de l'air.

-24-

8 Un procédé de perçage rotatif selon la revendi-

cation 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape dans laquelle on pulvérise du mortier en poudre sec dans le trou aplani par la troisième étape de perçage pour réparer toute portion endommagée sur sa paroi.

9 Un procédé de perçage rotatif selon la revendi-

cation 6, caractérisé en-ce qu'il comprend en outre une étape dans laquelle on refoule un lait d'un mortier résistant à la chaleur contre toute portion endommagée sur une paroi intérieure du trou aplani par la troisième étape de perçage et on répare ainsi cette portion endommagée.