LU80606A1 - Elements de refroidissement metalliques pour fours industriels - Google Patents

Description

) / Procès-Verbal de transfert äe..la...demande.-..d£...brav.et...dlinventiQn.........................

GRAND-DUCHÉ -- LUXEMBOURG N°.............?0.606............

- soixante

Ministère de l’Economie Netionele L'an mil neuf centclix—neuf--------- Ie vingt trois novembre le sieur.........René Neyen___________________________ __________ ingénieur ........................c/o ARBED S.A. ......... . ........................................................... .

C.P. 1802 ..........................................Luxembourg...................................................................................................................

s’est présenté au Ministère de l'Economie Nationale, Service de la Propriété Industrielle et y a déposé: 1) un acte daté de.. Luxembourg.............., le ..23 novembre.1979 .........

constatant que la demande de brevet.......... dont le dépôt a été effectué le_______1,12,197.8........................ .......et enregistré sous le N°.......?Ρ.·.§06.................. ........

par ......S.A. des .Anciens Etablissements Emile Dupret............

98-102, rue Auguste-Charles ...............LUXEMBOURG... (Grand-Duché de Luxembourg)..................

a été transféré(e) en toute propriété, ............................ ............

............. ARBED S.A.......... .......... .....................................................

____________Avenue de la Liberté.....................

Luxembourg (Grand-Duché de Luxembourg) 2) une déclaration du dit cessionnaire de désigner comme son représentant le sieur-----------René Neyen............................................................................................déjà nommé.

Ce dernier fait élection de domicile pour lui et pour son nouveau mandant à ARBED, avenue de la Liberté Luxembourg .

3) La quittance constatant le payement des taxes prévues au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg.

De tout quoi il a été dressé le présent procès-verbal, fait et signé en double à Luxembourg, date qu'en tête.

Le Déposant, Pr. Le Ministre de {'Economie Nationale

Le Conseiller de .Gouvernement

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-- - \ \ A 547

BREVET D'INVENTION

Déposant : S.A. des Anciens Etablissements Emile Dupret

98-102, rue Auguste-Charles LUXEMBOURG

Eléments de refroidissement métalliques pour fours industriels

La présente invention a pour objet des éléments de refroidissement pour fours industriels, notamment des boîtes ou plaques de refroidissement pour fours à cuve, comme des hauts fourneaux ou des cubilots, ainsi que pour des fours à sole et des fours de réchauffage et toute enceinte thermique à haute température.

Suivant le mode de construction le plus usuel des hauts fourneaux, la cuve et les étalages de cet engin sont équipés de boîtes de refroidissement. Celles-ci soutiennent et re- ** 1* froidissent le garnissage intérieur en matériaux réfractaires au niveau des zones prémentionnées. Un haut fourneau d'un diamètre de creuset de l'ordre de grandeur de 9 m exige environ 1.000 boîtes de refroidissement.

Comme les boîtes de refroidissement font saillie en direction horizontale à l'intérieur du haut fourneau elles sont exposées à une usure très prononcée tant par la charge descendante que par les gaz et les poussières ascendantes une fois que la maçonnerie réfractaire, qui à l'état neuf protège les nez .des boîtes de refroidissement, est partiellement usée. Il s'ensuit que les boîtes de refroidissement s'usent et doivent être remplacées à une cadence élevée. Par ailleurs ce système n'est pas en mesure d'éviter des sollicitations thermiques très prononcées du blindage du haut fourneau.

Notamment en vue de la construction de hauts fourneaux à diamètre de creuset supérieur à 10 m, on a récemment développé des plaques de refroidissement verticales en fonte moulée composées d'un corps de plaque et d'un tube de circulation d'eau moulé à l'intérieur de ce corps. Le corps de plaque est souvent pourvu de nervures horizontales d'une largeur de l'ordre de 40-70 mm et d'une profondeur de l’ordre de 110-120 mm. La face chaude des plaques est protégée par un revêtement de briques réfractaires qui sont ancrées dans ces nervures.

Ces plaques de refroidissement ont plusieurs désavantages .

D'un côté leur production est très onéreuse du fait que les tubes en acier destinés à la circulation de l'eau de refroidissement doivent être noyés dans la masse de fonte constituant la plaque et doivent de ce fait subir un traitement spécial. La- fonte de moulage doit de son côté avoir des propriétés de conductivité thermique et de réfractarité bien déterminées.

D'un autre côté les faces chaudes de ces plaques se dégarnissent rapidement du fait de l'usure progressive des ner- , . - 3 - vures. Lorsque le dégarnissage se produit la face des plaques est exposée à des pointes de températures entre 800 et 1100°C jusqu'à la reconstitution de garnissages auto-protecteurs de laitier. Or, les plaques en fonte ne supportent que très mal des températures supérieures à environ 800°C.

Le but de la présente invention est d'éviter les inconvénients inhérents aux boîtes et plaques de refroidissement • de fours industriels, c.à.d. de créer des éléments de refroi dissement mieux adaptés aux sollicitations spécifiques des fours industriels, plus faciles à produire, entraînant des pertes calorifiques plus faibles.

Ce but est pleinement atteint en relation avec des éléments de refroidissement métalliques portant un garnissage en matériau réfractaire ancré en surface, lorsque ces éléments sont formés entièrement en métal de conductibilité thermique élevée, comme par exemple le cuivre et sont constitués d'un corps aplati comprenant au moins un conduit de circulation d'eau de section sensiblement rectangulaire, ainsi que d'une pluralité d'ailettes horizontales solidaires dudit corps, ces ailettes ayant une largeur au moins égale à celle dudit corps, une hauteur d'au moins le triple de celle dudit corps, ainsi qu'un espacement égal à au moins le décuple de l'épaisseur des ailettes .

Ce système de refroidissement constitue de surcroît une armature métallique permettant un bon accrochage mécanique du réfractaire.

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Suivant une forme d'exécution avantageuse les ailettes horizontales ont une largeur supérieure à celle du corps englobant le circuit d'eau. En général ce corps s'étend verticalement et les ailettes dépassent des deux côtés.

Il est également possible de prévoir deux ailettes latérales et/ou des nervures verticales entre les ailettes horizontales de sorte à former un genre de ruches d'abeilles.

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Suivant les modalités d'exécution connues on peut donner aux ailettes une épaisseur plus prononcée à l'extrémité qu^â la base. Par ailleurs on peut rendre la surface des ailettes et du corps rugueuses ou pourvoir surtout le corps de moyens d'accrochage pour améliorer l'adhérence du matériau réfractaire remplissant les espaces délimités par les ailettes.

Par ailleurs la face froide des éléments sera pourvue - utilement de supports pour l'accrochage au blindage des fours à garnir. De cette façon les éléments sont immobilisés par rapport au blindage et il n'y a pas de risque de cisaillement des conduites d'ancrage et d'évacuation de l'eau.

Ces éléments peuvent être moulés en cuivre et leur fabrication ne pose pas de problème technologique particulier.

Contrairement aux plaques de refroidissement classiques les éléments suivant l'invention n'ont qu'une surface métallique exposée très réduite. Par suite de la conductivité thermique très élevée du cuivre leur refroidissement reste pourtant suffisamment élevé de sorte que ces éléments peuvent être aménagés également dans les zones inférieures de la cuve sans les exposer de ce fait à une usure trop prononcée ou trop rapide.

Par ailleurs le refroidissement en lames dans la chambre de circulation de l'eau permet une évacuation de chaleur suffisamment efficace à faibles débits de l'eau de refroidissement, la vitesse de cette eau restant toujours suffisamment élevée en tout point du circuit hydraulique, du fait même de la forme de ce circuit.

Le faible front de transmission de la chaleur de l'élé-• ment métallique en relation avec le choix d'un matériau métalli que très bon conducteur thermique et la configuration de la chambre de refroidissement font qu'on parvient à réaliser un refroidissement très judicieux améliorant même très notablement le rendement thermique des fours équipés d'éléments suivant 1' invention, du fait de l'abaissement des pertes de chaleur.

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En effet, la grande étendue compartimentée des éléments suivant l'invention, à l'aide desquels on garnit de préférence toute l'étendue des zones des fours à protéger garantit un bon accrochage mécanique du réfractaire. Par ailleurs du fait de leur épaisseur un dégarnissage prématuré n'est pas à craindre. Ces facteurs concourent à maintenir un profil des réfractaires constant, d'où les faibles pertes calorifiques.

* Des exemples d'exécution d'éléments de refroidissement suivant l'invention sont décrits ci-après à titre illustratif en relation avec les dessins dans lesquels: la figure 1 est une coupe a travers un élément de refroidisse-ment pour cubilot la figure 2 est une vue par en dessus du même élément la figure 3 est une vue en plan d'un élément de refroidissement pour haut fourneau, et la figure 4 est une vue par en dessus du même élément.

L'élément de refroidissement pour cubilots illustré par les figures 1 et 2 possède à sa face chaude quatre compartiments délimités par des nervures et des parois latérales d'une hauteur de l'ordre de grandeur de 90-120 mm. Ces compartiments sont remplis avec un matériau réfractaire adéquat, p.ex. un pisé.

Ces éléments sont conçus pour garnir surtout la zone d'usure maximale de cubilots.

L'élément de refroidissement suivant les figures 3 et 4 est formé par un caisson en cuivre coulé qui délimite une chambre d'eau plate verticale équipée de conduites d'amenée et d'évacuation de l'eau.

Des ailettes solidaires du caisson sur trois de ses faces sont disposées à distances égales. Suivant l'illustration : - 6 - leur largeur est environ le triple et leur hauteur environ le quadruple des dimensions correspondantes du caisson. Leur épaisseur, qui suivant l'illustration est uniforme de la base à leur extrémité, est de l'ordre de grandeur de 10 mm.

Ces éléments, dont les dimensions sont par exemple de 1200x600x200 sont normalement mises en place par 1'intérieur du four lors de la construction de celui-ci. Ceci permet d'obtenir ’ des revêtements réfractaires monolithiques.

Si, en cours de campagne, un élément est accidentellement détruit et doit être remplacé on peut introduire à travers des ouvertures prévues ou aménagées ultérieurement dans le blindage un ou deux éléments à ailettes .dont la largeur est égale à celle du caisson, le réfractaire étant alors constitué par projection ou injection de produits adéquats.

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Claims (4)

1. Eléments de refroidissement métalliques pour fours industriels constitués essentiellement d'une chambre de refroidissement par eau portant extérieurement un garnissage réfractaire ancré en surface, caractérisée en ce qu'ils sont » formés entièrement en un métal de conductibilité thermique • élevée comme le cuivre et qu'ils sont constitués d'un corps aplati englobant au moins une chambre de circulation d'eau de section sensiblement rectangulaire, ainsi que d'une pluralité d'ailettes horizontales solidaires dudit corps, ces ailettes ayant une largeur au moins égale à celle dudit corps, une hauteur d'au moins le triple de celle dudit corps ainsi qu'un espacement égal à au moins le décuple de l'épaisseur des ailettes comprise entre 6 et 20 mm.

2. Eléments de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les ailettes horizontales ont une largeur supérieure à celle du corps et dépassent celui-ci des deux côtés.

3. Eléments suivant les revendications 1-2, caractérisés en ce que les ailettes horizontales sont reliées entre elles par ' des ailettes verticales latérales.

4. Eléments suivant les revendications 1-3, caractérisée en ce qu'entre les ailettes horizontales sont prévues des nervures verticales en ruches d'abeilles.