Brevet FR2034772A1 — publié le 19701218

1.- 2034772 L'invention concerne le domaine d'une fixation pour des récipients chauffés à haute température, en particulier pour des convertisseurs d'aciérie basculants, dont les corps de récipients sont reliés au moyen d'éléments de traction à l'anneau porteur disposé séparément et entourant le récipient0 Sur les récipients chauffés à haute température aussi bien pour la métallurgie que, d'une façon tout à fait générale, pour la technique des réacteurs telle que Ha technique des réacteurs nucléaires, il existe des difficultés au point de vue des tensions thermiques qui se produisent et peuvent attén-dre des valeurs dangereuses, dans le cas où. il n'y a pas de possibilité de donner libre cours aux dilatations thermiques. Dans l'intérêt d'une construction la plus économique possible, les récipients à paroi mince possèdent des avantages. Il s'est cependant révélé qu'un renforcement inconsidéré de l'épaisseur de paroi ne conduit pas au résultat voulu, parce que, de ce fait, les conditions de contrainte statique ne peuvent pas être améliorées. En particulier, dans les convertis- . seurs d'aciérie, il se produisait,dans le passé,des détériorations qui forçaient à recourir à des mesures spéciales pour une dilatation thermique, une plus grande difficulté se présentant quand les récipients doivent, en plus,être montés de façon basculante, lu cours d'un mouvement basculant entre 0 et 360°, le récipient est soumis à une contrainte alternative qui atteint tin maximum dans une position déterminée. Indépendamment de ces tensions mécaniques, il se produit des tensions thermiques suivant le mode de fixation du récipient. L'enveloppe du récipient forme une construction monocoque assez compliquée. De telles conformations en coquille exigent des tensions de traction, de pression et de poussée réparties superficiellement. De façon correspondante aux températures très élevées à l'intérieur du récipient,qui peuvent s'élever localement à 2000°0 et disparaissent vers l'extérieur à cause de la maçonnerie existante, des tensions thermiques extrêmement élevées se superposent aux tensions mécaniques. Les tensions résultantes se trouvent dans les zones les plus grandes à la limite d'élasticité et entraînent une déformation plastique du récipient, progressant lentement. L'invention part d'une notion suivant laquelle, avec un objet connu, le principe est déjà réalisé 'd'exécuter» en principe pour les ..différents cas de charge une séparation 69 42521 2.- 2034772 des organes de jonction absorbant les charges, entre le récipient et l'entourage de la fixation» A cet effet, on sait prévoir, pour le cas de charge du récipient placé verticalement,des éléments de traction, dont l'effet principal consiste à permettre sans difficulté 5 des mouvements transversaux des points de fixation pour les éléments de traction, obliquement par rapport à l'axe de traction. Dans la position à plat du récipient (position horizontale de l'axe longitudinal du récipient), se produit d'abord le môme effet, les dilatations thermiques pouvant toujours être captées dans le sens radial etyen 10 même temps,dans le sens longitudinal du récipient. Il reste toutefois à résoudre le. problème d'assurer un démontage et un montage du récipient, rapide et le plus pratique possible. le spécialiste se trouve devant la difficulté de devoir, non seulement transmettre un poids d'environ 15 1000 tonnes à l'entourage de la fixation du récipient, mais aussi introduire les forces de précontrainte nécessaires pour cela, avant que le récipient puisse être considéré comme complètement remis aux moyens de fixation sans appui extérieur supplémentaire• L'invention a pour but de rendre pos-20 sible un démontage et un montage rapide du récipient et de rendre possible pratiquement l'échange de récipients montés de cette façon, sans que soient perdus les avantages d'une possibilité d'absorption des forces,avec une possibilité supplémentaire de dilatation thermique des éléments de traction mentionnés. 25 L'invention concerne à cet effet un dispositif de fixation pour récipients fonctionnant à haute température, en particulier pour convertisseurs d'aciérie basculants dont les corps de récipients sont reliés au moyen d'éléments de traction à l'anneau support disposé séparément et entourant le récipient, dis-30 positif caractérisé par la combinaison des éléments de traction dont les organes de fixation se font face sur l'anneau support et sur des griffes placées sur la surface annulaire de celui-ci, avec des liaisons par fiches pour le cas de charge "position à plat" du récipient, les fiches pouvant être couplées dans le sens de l'axe longitudinal 35 du récipient, lors de l'échange du récipient. Normalement, la dilatation thermique est la plus grande quand, lors de l'opération de soufflage dans la position presque verticale du récipient, le développement de chaleur atteint un maximum. Dans cette situation, les dilatations ther-40 miques peuvent se transmettre sans contrainte sur les éléments de 69 42521 3e- 2034772 traction,de la façon décrite, c'est-à-dire que le réeipient n'est soumis qu'à des tensions thermiques réduites. L'anneau de renforcement, qui peut, en outre, absorber des efforts assez grands appliqués sur de petites surfaces, absorbe en grande partie la contrainte de 5 torsion de la coque de l'enveloppe du récipient,qui se produit dans la position à plat du récipient» A cet effet, suivant une autre caractéristique de l'invention, on dispose une paire de jonctions par fiches, ou plusieurs jonctions par fiches,sur la périphérie de l'anneau de 10 support ou de l'anneau de renforcement* L'effet essentiel de ces jonctions par fiche est de soulever l'obstacle à la dilatation thermique au moins dans le sens axial du récipient. L'idée fondamentale de l'invention réunit donc xrne grande faculté d'absorption de la charge de la fixation 15 du récipient avec une grande capacité de dilatation thermique lors de la production de quantité de chaleur maximale. L'invention offre également une grande facilité d'interchangeabilité qui, non seulement vient à point dans le montage et démontage unique du récipient, mais est à la base 20 du système des récipients de rechange, c'est-à-dire des récipients qui sont échangés à chaque réparation de la maçonnerie. Suivant une autre caractéristique de l'invention,, le dispositif est caractérisé par des éléments de trao-tion dirigés par paires en dehors du plan formé par l'axe longitudi-25 nal du récipient et l'axe des tourillons essentiellement parallèlement à l'axe longitudinal du récipient et par des fiches disposées à l'intérieur de ce plan dans la zone des tourillons* Suivant cette proposition, il suffit d'une seule paire de telles jonctions par fiches. Si, de plus, l'an-30 neau de renforcement se trouve en dessous de l'anneau support quand le récipient est debout, il se présente une assez faible contrainte thermique de l'anneau de renforcement, c'est-à-dire qu'un® fixation directe de l'anneau de renforcement dans la zone inférieure de l'enveloppe du récipient peut se faire sans grandes difficultés. 35 Avantageusement, les éléments de trac tion se composent de faisceaux de fils individuels qui sont réunis sur des têtes d'armatures et peuvent être précontraints au moyen d'— écrous, de broches filetées ou d'éléments analogues. Avec des nom--bres moyens de fils individuels,par exemple de 7mm de diamètre, les 40 forces de précontrainte admissibles au maximum sont déjà de l'ordre 69 42521 4*" 2034772 de grandeur de 500 tonnes et plus* Four la tension des fils elle-même f on part ici d'une précontrainte pouvant atteindre 56 kg/nm?. D'après une autre caractéristique de l'invention, on place la jonction par fiche entre les différents 5 anneaux, de telle sorte que le logement des fiches se trouve dans l'anneau support et que la fiche dépassant de l'anneau support pénètre dans une ouverture de l'anneau de renforcement* Ainsi, toutes les pièces se trouvent dans la zone du courant thermique décroissant et sont protégées de la crasse et des détériorations* 10 Cependant, s'il se produit aussi des dilatations radiales possibles dans l'anneau de renforcement, l'invention crée ici un remède par un palier prévu dans l'anneau de renforcement pour recevoir la fiche de façon articulée* Pour pouvoir mettre en place facilement 15 les éléments de traction pendant le service permanent d'un tel récipient fonctionnant & haute température, il faut veiller à leur protection* L'invention y parvient par des éléments de traction dirigés à l'intérieur de l'anneau support et de l'anneau de renforcement et par des armatures de tension se trouvant en dehors, le cas échéant, 20 sous des capots de protection* Egalement, si des moyens de fixation d'un autre genre pouvaient être protégés contre des édaboussures de soories et éléments analogues, cette caractéristique possède l'avantage, à mettre particulièrement en évidence, que les éléments de traction restent garantis contre la chaleur de rayonnement* La dlspoâl-25 tion à l'intérieur des anneaux permet aussi de maintenir une distance la plus petite possible par rapport à l'axe moyen du récipientr et, par conséquent, de maintenir faibles les moments de charge qui se produisent * Lors du démontage et du montage du ré-30 cipient, on souhaite un mode de manutention le plus favorable possible* Le travail dans des zones particulièrement élevées expose toujours le personnel de service à des dangers* En outre, le travail à des hauteurs assez grandes exige toujours xuw 35 assez grande dépense* L'invention prévoit alors de disposer l'une des deux têtes d'armature d'un élément de traction en dessous de l'anneau inférieur de l'anneau support et de l'anneau de renforcement et présente un dispositif de réglage séparé pour le préréglage de l'armature de tension réglable. Le préréglage permet notamment de 40 provoquer,en général, le desserrage des éléments de traction sans BAD ORIGINAL 69 42521 5.- 2034772 rendre nécessaire, lors du remontage, un nouveau réglage de la précontrainte. Un tel dispositif de réglage peut être composé, suivant différentes configurations, g Un dispositif de réglage particulière ment avantageux se compose d'une douille portant à l'intérieur une armature de tension réglable, douille qui peut être préréglée au moyen d'organes de levage mécaniques et/ou hydrauliques. Le préréglage peut alors se faire de 10 façon hydraulique, en allongeant le paquet de câbles métalliques précontraints ou le nombre des différents fils étendusp sur une surface de piston et quand cette force d'allongement est atteinte, des moyens mécaniques, par exemple une broche,pouvant être vissée dans la douille, est vissée assez loin pour que, lors de la suppression de la for>-15 oe hydraulique, la force de précontrainte reste maintenue. -Si, après un assez grand nombre d'heures de service,il se produit des diminutions indésirables de la force de précontrainte, le dispositif de réglage conforme à l'invention permet d'ajuster la force de précontrainte requise, c'est-à-dire de procéder à un réglage dans un cer-20 tain sens. En particulier dans le cas des déformations plastiques déjà mentionnéestun tel dispositif de réglage présente des avantages considérables. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant 25 des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels t - la figure 1 représente la fixation d'un convertisseur d'aciérie représenté en élévation, une partie de la représentation de droite étant représentée coupée, - la figure 2 représente la vue en plan 30 de la figure 1, - la figure 3 représente le convertisseur d'aciérie suivant les figures 1 et 2 pendant le montage ou le démontage, un chariot d'échange des récipients spécial étant représenté, 35 - la figure 4 est une coupe d'un palier à rotule pour la réception de la fiche, = la figure 5 représente la disposition d'un élément de traction sous forme d'une coupe agrandie de 3a. figure 3. 40 Le convertisseur d'aciérie 1 se compose 69 42521 6.- 2034772 d'une enveloppe de récipient 2 qui est assemblée par soudures en plusieurs tronçons. L'embouchure du récipient 3 est renforcée par un anneau d'embouchure 4, d'autres anneaux de renforcement 5 5 pouvant être placés dans la périphérie du récipient. Sur le fond du convertisseur 6, des nervures 7 servent de plus au renforcement ou à la fixation d'un couvercle de fond 8, le cas échéant, amovible. La partie moyenne du convertisseur 1 est cylindrique et désignée par 9« Près des nervures 7» se trouve, 10 en jonction fixe avec la partie moyenne 9y un anneau de renforcement 10. Celui-ci possède le profil de section d'un caisson et est également exécuté en construction soudée. Séparé du convertisseur 1, se trouve l'anneau support 11 qui peut être, soit soudé, soit coulé, plusieurs 15 segments coulés pouvant être vissés ensemble en un anneau complet. L'anneau support 11 est porté par des tourillons 12. qui sont logés à rotation des deux côtés du convertisseur 1 dans des paliers à rotule 13. Les paliers à rotule 13 reposent sur des parties de fondation 14 et, près de l'un des tourillons 12, se trouve, derrière le 20 palier à rotule 13, une commande de basculement 15 non représentée en détail. La commande de basculement 15 est avantageusement exécutée de telle sorte que des effets de flexion de l'anneau support 11 ou des tourillons 12fou un échauffement ,ne peuvent pas avoir d'influences sur les moyens de transmission du couple. 25 Dans la position représentée du conver tisseur suivant la figure 1, le récipient se trouve dans la position verticale de l'axe du récipient. L'axe longitudinal du récipient est désigné par 16. Dans cette position, les éléments de traction 17 portent seuls le poids du convertisseur. Les éléments de traction peu-30 vent se voir dans la figure 1 simplement par l'intermédiaire de leurs organes de fixation, c'est-à-dire de leurs armatures de tension 18, car ils se trouvent à l'intérieur de l'anneau support 11 et de l'anneau de renforcement 10 et, entre ces deux anneaux, ils sont disposés dans un carter 19, comme cela sera décrit ultérieurement (figu-35 re 5)» Pour le basculement du convertisseur 1 dans une position dans laquelle l'axe central du récipient 16 est horizontal, comme on peut le voir facilement dans la figure 2, il est prévu (figure 1) des fiches 20 à l'intérieur de l'anneau support 40 11, et, dans l'anneau de renforcement 10, se trouvent des logements , 69 42521 7.~ 2034772 de fiches 21* Les fiches 20 forment; dans le cas présent, une paire et se trouvent dans le plan défini par l'axe central du récipient 16 et l'axe 22 des tourillons. Les fiches 20 sont fixées rigidement dans l'anneau support 11, mais permettent, cependant, un mouvement 5 relatif entre l'anneau support 11 et l'anneau de renforcement 10 dans le sens de l'axe central du récipient 16. A la figure 2, on peut voir la disposition des éléments de traction 17* Ces éléments de traction 17 sont placés symétriquement par rapport à l'axe 22 des tourillons et à 10 l'axe longitudinal du récipient 16. Par contre, les jonctions par fiches 209 21 se trouvent dans le plan des tourillons 22 et de l'axe longitudinal du récipient 16. Elles sont chacune encastrées dans la zone des tourillons 12 à l'intérieur de l'anneau support 11. Les caractéristiques essentielles des 15 éléments de traction 17 ressortent des figures 3 et 5* Les éléments de traction 17 se composent de faisceaux 23 de fils individuels 24» comme ceux-ci sont indiqués dans la figure 5o Tous les fils individuels 24 passent dans autant d'alésages d'une tête d'armature 25 et possèdent des têtes refoulées 26 qui empêchent une sortie hors de 20 la tête d'armature. Ces têtes d'armature 26 sont disposées aussi bien sur l'anneau porteur 11 que sous l'anneau de renforcement 10. Le réglage de la précontrainte des faisceaux de fils 23 se fait au moyen d'écrous ou de broches filetées 27 (figure 5)* Les forces d1appui nécessaires pour cela peuvent 25 être transmises par l'intermédiaire d'un carter 28 qui est monté entre la plaque de couverture 10a et la plaque de fond 10b de l'anneau de renforcement 10. L'anneau de renforcement 10 reçoit^ par le carter 28; non seulement un renforcement pour recevoir les forces 30 d'appui, mais il forme ainsi, en même temps, une enveloppe pour le faisceau 23 de fils individuels, de sorte que ceux-ci sont protégés. En dessous de l'anneau de renforcement 10, se trouve maintenant, comme dispositif de réglage 29, un carter 30 qui loge la broche filetée. 35 Le carter 30 sert, en outre, de butée pour un piston hydraulique 31 guidé sur la broche 27, une partie du carter 30 formant des espaces 32 et 33 pour de l'huile sous pression. La tête d'armature 35 possède, sur son pourtour extérieur, des filets 34 et est guidée avec ce filetage dans line douille 35 qui est 40 elle-même guidée avec son filetage extérieur 36 dans sa position 69 42521 8«— 2034772 axiale de façon réglable dans un bloc 37» Au montage, on règle donc la douille 35 dans le bloc 37, de façon à disposer d'un trajet de réglage suffisant pour l'armature 25 et pour la broche filetée 27, et de telle sorte que les deux pièces avec leur filetage, c'est-à-5 dire l'armature 25 avec son filetage 34 et la broche filetée 27 avec son filetage 38, sont guidés dans la douille 35* La tête d1armature 25 et la broche filetée 27 peuvent, par conséquent, être préréglées de façon approchée, de sorte que le faisceau de fils 23 est fortement tendu* 10 Four monter un convertisseur 1 dans son bâti de basculement 13, 14 on procède donc de la façon suivantet Le récipient 1 est amenép au moyen d'un chariot d'échange des récipients 39 (figure 3),dans une position qui correspond à la position de l'axe longitudinal du récipient 16* Le 15 chariot d'échange des récipients 39 possède un dispositif de levage, non représenté en détail, qui se compose, par exemple, de vérins hydrauliques* Après le soulèvement du récipient 1 dans sa position représentée en traits forts dans la figure 3, on établit la jonction entre l'anneau support 11, appartenant au bâti de basculement 13, 14, 20 et l'anneau de renforcement 10* Cela se fait en vissant la douille 35 dans le bloc 37* Dans ce but, on a pratiqué latéralement,dans le carter 29,des ouvertures 40, à travers lesquelles on peut introduire les pièces considérées. Après vissage de la broche filetée 27 avec sa partie filetée 38 dans la douille 35» on met en action le piston. 25 hydraulique 31 et on applique, par l'intermédiaire d'une pression mesurable à l'intérieur des espaoes 32 et 33, la force de précontrainte voulue sur le faisceau de fils 23» après quoi on peut visser la vis 27 dans la douille filetée 35, jusqu'à ce que la collerette 41 de la broche filetée 27 vienne s'appliquer sur la surface 42 du 30 carter 29* Ensuite, on peut procéder à une détente de l'huile Bons pression dans les espaces de cylindre 32 et 33* Alors, la force de ; précontrainte qui règne à l'intérieur du faisceau 23 est transmise à l'anneau de renforcement 10 par l'intermédiaire de la broche filetée 27, du carter 30 et des plaques 10a, 10b ainsi que du carter 35 28* Dans cet état, suivant la figure 3, le chariot d'échange des récipients 39,avec son moyen de levage, peut être abaissé et écarté. Le récipient se trouve alors dans sa position de service à l'intérieur de l'anneau support 11* Lors du montage ou du démontage d'un 40 récipient de convertisseur 1, on a, non seulement des avantages au 69 42521 9" 2034772 point de vue de la capacité de déplacement de la fiche 20s, pour des raisons de dilatation thermique de l'enveloppe du récipient 2, mais d'autres avantages à faire ressortir particulièrement lors de l'enfilage de la fiche 20 dans le logement de fiche 21• Suivant la fi-5 gare 4 du dessin, l'anneau de renforcement 10 possède un palier à rotule 43 dont la construction ressort de la description suivante s A l'intérieur de la plaque supérieure 10a repose un anneau 45 fixé,de manière démontable,par des cales 44 et qui reçoit, dans son alésage,un anneau 47c l'anneau 479 constitué 10 sphériquement dans son alésage, est maintenu par un couvercle 48 vissé dans l'anneau 45• Sur les fiches 21 , se trouve engagé solidement un anneau analogue 49, ajusté dans l'alésage sphérique 46 et relié à la tige cylindrique 50 de la broche 21, par un ajustement serré. La fiche 21 n'exécutera bien aucun mouvement, mais de tels 15 mouvements de l'anneau de renforcement 10a sont possibles, les surfaces sphériques de l'alésage 46 et de l'anneau 49 pouvant glisser l'une dans l'autre. Il est alors possible de n'établir la jonction par vis 51 entre l'anneau 45 et l'anneau 47 que lors du 20 montage du récipient 1 ou bien de maintenir l'anneau 49,avec sa surface sphérique 46,de façon glissante,sur la partie cylindrique 50 de la fiche 21. Dans ce but, la fiche 21 possède une partie conique 52 qui permet, même quand les axes de la fiche 21 et de l'anneau 45 ou de l'anneau 47 déjà inséré ne sont pas alignés, d'assurer un jeu. 25 Suivant l'usure en service de tout le récipient après une durée de service de tout le dispositif, il y a donc, sans grandes difficultés, possibilité d'introduire facilement le récipient dans l'anneau support. Bien entendu, l'invention n'est pas li-30 mitée aux exemples de réalisation ci°dessus décrits et représentés et à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 42521 1 Q«*= 2034772 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de fixation pour récipients fonctionnant à haute température, en particulier pour convertisseurs dJaciérie "basculants dont les corps de récipients sont re-5 liés au moyen d'éléments de traction à l'anneau support disposé séparément et entourant le récipient, dispositif caractérisé par la 'combinaison des éléments de traction dont les organes de fixation se font face sur l'anneau support et sur des griffes placées sur la surface annulaire de celui-ci, avec des liaisons par fiches pour le 10 cas de charge "position à platM du récipient, les fiches pouvant être couplées dans le sens de l'axe longitudinal du récipient, lora de l'échange du récipient» 2«- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par des éléments de traction dirigés par paires en 15 dehors du plan formé par l'axe longitudinal du récipient et l'axe des tourillons essentiellement parallèlement à l'axe longitudinal * du récipient et par des fiches disposées à l'intérieur de ce plan dans la zone des tourillons. 3.- Dispositif suivant les revendioa-20 tions 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments de traction s* composent de faisceaux de fils individuels qui sont réunis sur des têtes d'armatures et peuvent être précontraints au moyen d'écrous, d« * \ broches filetées ou d'éléments analogues. 1 4.- Dispositif suivant les revend!ea-, 25 tions 1 et 2, caractérisé en ce que? dans l'anneau support se trouvs le logement des fiches, tandis que la fiche dépassant de l'anneau support pénètre dans une ouverture de l'anneau de renforcement. 5.- Dispositif suivant les revendications 1p 2 et 4," caractérisé par un palier prévu dans l'anneau de 30 renforcement pour recevoir la fiche de façon articulée. 6.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3p caractérisé par des éléments de traction dirigés à l'intérieur de l'anneau support et de l'anneau de renforcement et des armatures de tension se trouvant à l'extérieur, le cas échéant, sous 35 des capots de protection. 7.- Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 6, caractérisé en ce que l'une des deux têtes d'armatures d'un élément de tension est disposée en dessous de l'anneau inférieur de l'anneau support et de l'anneau de renforcement 40 et présente un dispositif de réglage séparé pour le préréglage de 69 4252i 11 »«■ 2034772 l'armature de tension réglable. 8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de réglage se compose d'une douille portant ,à-l'intérieur pl'armature de tension réglable9 la dite douille pouvant être préréglée par des moyens de levage mécaniques et/ou hydrauliques.