Brevet FR2077706A1 — publié le 19711105

la présente invention concerne les hauts fourneaux, et notamment les cowpers. les cowpers généralement connus comprennent un corps cylindrique dont la paroi est réalisée en briques réfractaires. A l'extérieur du corps il y a une enveloppe métallique. Sur le corps s'appuie une coupole réalisée en briques réfractaires et recouverte d'une enveloppe métallique. le corps est partagé suivant toute sa hauteur jusqu'à la base de la coupole, en deux chambres par une cloison en briques de forme cylindrique. L'une des chambres se trouve à l'extérieur du cylindre formé par la cloison, et l'autre à l'intérieur du cylindre. Cette dernière chambre est équipée d'un brûleur pour la combustion d'un combustible gazeux, et est mise en communication avec la premiere desdites chambres (sous la coupole), ainsi qu'avec le haut fourneau.La première desdites chambres est garnie d'un ruchage en réfractaire, s'appuyant sur un support de ruchage dont l'enceinte est mise en.communication avec les soufflantes ou avec la cheminée. le fonctionnement du cowper est caractérisé par deux étapes. La première étape est le réchauffage du ruchage par combustion du combustible dans la chambre de combustion et circulation des produits de combustion dans le ruchage. Ensuite les produits de combustion vont à la cheminée. La seconde étape est celle du passage du vent à travers le ruchage et la chambre de combusticn, où le vent est réchauffé. Ensuite le vent chaud va au haut du fourneau. Il est évident que la température du vent doit être aussi haute que possible. Toutefois, la réalisation de cette condition est limitée par les carac téristiques physiques des briques constituant le corps (le manteau), la cloison et la coupole. Etant donné que la maçonnerie est alternativement soumise au chauffage et au refroidissement, les dimensions des parois du corps augmentent et diminuent alternativement. La coupole s'appuyant sur le corps suit les déplacements des parois du corps, pendant lesquels la maçonnerie se dégrade. Les gaz chauds, en passant par les fissures de la coupole et par les interstices entre les briques, échauffent l'enveloppe métallique de la coupole jusqu'à une température qui provoque sa destruction. Afin d'éviter les complications indiquées, on réalise en chamotte la maçonnerie du cowper jusqu'aux 2/3 de sa hauteur à partir de la base, et plus haut en réfractaire à haute teneur en alumine. Toutefois, meme avec une telle réalisation de la maçonnerie la température de l'air ne doit pas dépasser 12000C, car dans le cas contraire le réfractaire à haute teneur en alumine perdrait sa résistance mécanique. L'emploi du dinas, supportant une température de 140000 et au-dessus, est impossible par suite du fait que le dinas perd sa résistance mécanique sous l'action du poids de la coupole-à la température de 6700C qui est atteinte lors du refroidissement du cowper par le vent froid pendant la période de réchauffage du vent. le but de la présente invention est d'éviter les complications indiquées ci-dessus. Il s'agissait donc de créer un cowper dont la construction rendrait possible l'emploi du dinas ou d'un autre réfractaire ne supportant pas, sous charge, un refroidissement jusqu'à des températures relativement basses. La solution consiste en ce que l'on prévoit un mur supplémentaire interposé entre la maçonnerie du corps et son enveloppe métallique, ce mur servant d'appui à la coupole. le mur supplémentaire est soumis à des températures plus basses que les parois du corps, et, par conséquent, il n'est pas soumis à des déformations relativement grandes. En outre, le mur supplémentaire isole la zone de haute température du corps par rapport à l'air atmosphérique relativement froid entourant le cowper. Dans la variante de réalisation préférentielle du cowper suivant l'invention, l'appui du mur supplémentaire est constitué par des consoles disposées en ceinture et fixées à l'enveloppe métallique, laquelle, à l'endroit où se trouve la ceinture de consoles, est enserrée par des frettes. les frettes renforcent la résistance de l'appui du mur supplémentaire. Il est avantageux que la distance entre les consoles et la base du cowper soit environ égale aux 2/3 de sa hauteur. Dans le cas d'une telle disposition des consoles, la~hauteur du mur supplémentaire est suffisante pour qu'il remplisse les foctioenduées. Pour exlure les frottements du mur supplémentaire contre la maçonnerie du corps et l'enveloppe métallique, anisi que pour assurer un meilleur isolement, il est avantageux de prévoir des écartements entre le mur supplémentaire et la maçonnerie du corps ainsi qu'entre ledit mur et l'enveloppe métallique. Lesdits écartements peuvent être remplis de réfractaire broyé. Une distribution uniforme de la température à l'endroit où se trouvent les consoles p P tre obtenue par une évacuation de la chaleur des consol + roportionnelle à la quantité de chaleur reçue. A cet eff Mi est avantageux de prévoir dans les consoles des ca Un avantage important de la présente invention consiste en ce que l'on arrive à réchauffer le vent jusqu'à une température de 1300-1400 C, tout en obtenant une augmentation notable de la durée de service du cowper (de 5 ans minimum). Plus bas on donne, à titre d'exemple non limitatif, ia description détaillée d'une variante préférentielle de réalisation du cowper suivant l'invention, avec renvois aux dessins atméxés qui représentent la figure 1, schématiquement, une coupe verticale d'un cowper suivant l'invention la figure 2, la partie supérieure du cowper, en coupe verticale (à plus grande échelle) la figure 3, une vue en couse suivant III-III de la figure 1. le cowper comprend un corps cylindrique 1 (figure 1, 2, 3) réalisé en briques de chamotte jusqu'aulx 2/3 environ de sa hauteur à partir de la base, et en briques de dinas à sa partie supérieure. A l'extérieur du corps il y a une enveloppe 2 en tôles d'acier. Aux 2/3 environ de sa hauteur l'enveloppe 2 s'élargit. A l'intérieur de la partie large de l'enveloppe 2 sont disposées des consoles métalliques 3 assemblées à l'enveloppe 2 à l'aide de boulons (non représentés sur le dessin). Les consoles 3 sont juxtaposées de façon à former une ceinture. La distance entre les consoles et la base du cowper est environ égale au~ 2/3 de sa hauteur. A l'endroit où se trouvent les consoles, l'enveloppe est enserrée par des frettes d'acier 4. Sur la ceinture de consoles 3 s'appuie un mur supplémentaire 5 fait avec des briques de chamotte. L'épaisseur du mur supplémentaire 5 est supérieure, de préférence de 20 à 30 fo, à celle de la maçonnerie du corps 1.Entre le mur supplémentaire 5 et l'enveloppe métallique 2, ainsi qu'entre le mur supplémentaire 5 et la maçonnerie du corps 1, il est prévu des écartements afin d'éviter les frottements entre eux lors des déformations thermiques. lesdits écartements sont divisés suivant leur hauteur en portions égales à l'aide d'ailettes 6 en dinas poreux. les ailettes sont constituées par des parties saillantes de la maçonnerie du corps 1 et du mur supplémentaire 5. L'espace entre les ailettes 6 est rempli de kaolin broyé. le kaolin améliore l'isolement du cowper. Sur le mur supplémentaire 5 s'appuie une coupole 7 réalisée en briques de dinas. Entre la maçonnerie de la coupole 7 et l'envelop- pe métallique 2 commune au corps et à la coupole, il est prévu un écartement pour améliorer l'isolement de la coupole. La disposition d'un mur supplémentaire 5 à l'extérieur de la maçonnerie du corps 1, prévient l'arrivée intense de la chaleur à ce mur à partir de la zone de haute température du cowper, et diminue l'évacuation de chaleur du cowper vers l'atmosphère. les conditions de fonctionnement du cowper sont notablement améliorées, ce qui permet d'utiliser le dinas. Etant donné que le mur supplémentaire est soumis à l'action de températures plus basses que la maçonnerie du corps, il se déforme d'une façon insignifiante, aussi la coupole s'appuyant sur le mur supplémentaire n'est-elle pas soumise à des déformations destructives. Le corps 1 comprend une cloison cylindrique 8 réalisée en briques de chamotte jusqu'à une hauteur égale aux 2/3 environ de la hauteur totale, et en briques de dinas dans la partie restante. Cette cloison constitue la chambre de combustion 9, près de la base de laquelle est disposé le brûleur 10. Sous la coupole, la chambre de combustion 9 est mise en communication avec une autre chambre 1 1 de chauffe du vent, garnie d'un ruchage 1la réalisé en chamotte jusqu'aux 2/3 environ de sa hauteur et en dinas à sa partie supérieure. Le ruchage s'appuie sur un support 12 de construction connue. le brûleur 10 est alimenté en mélange gaz-air à partir d'un système approprié (non représenté sur les dessins), à l'aide d'une tubulure 13. La chambre de combustion 9 est raccordée au haut fourneau (non représenté sur les dessins) à l'aide d'une tubulure 14. L'enceinte du support 12 du ruchage est raccordée à la soufflante à l'aide d'une tubulure 15 et à la cheminée (non représentée sur les dessins) à l'aide d'une tubulure 16. Pour assurer une distribution uniforme de la température dans les consoles 3, on a ménagé dans leur masse des canaux 17 qui sont raccordés à un système (non représenté sur les dessins) de refroidissement des consoles par un agent liquide ou gazeux. Ce système peut être constitué par le système de refroidissement du haut fourneau par liquide. Le cowper fonctionne de la façon suivante. les tubulures 14 et 15 sont fermées, tandis que les tubulures 13 et 16 sont ouvertes (les organes d'obturation ne sont pas représentés). le mélange gazair est amené par la tubulure 13 au brûleur, dans lequel le gaz brûle. les produits de combustion montent le long-de la chambre de combustion 9, changent de direction sous la coupole 7 et descendent à travers le ruchage 11a en le réchauffant. Du ruchage, les produits de combustion arrivent dans l'enceinte du support 12 du ruchage et passent ensuite par la tubulure 16 pour aller à la cheminée. Quand la température du ruchage atteint 15000C, on ferme les tubulures 13 et 16 à l'aide des organes d'obturation.Par la tubulure 15 on admet le vent froid qui passe successivement à travers l'enceinte du support 12 du ruchage, le ruchage îîa et la chambre de combustion 9, et se réchauffe ; ensuite le vent est amené au haut fourneau par la tubulure 14. La température du vent monte jusqu'à 1300-1400 C. Quand la température des briques de dinas tombezà 750-8000C, on ferme les tubulures 14 et 15 et on ouvre les tubulures 13 et 16. le cycle de fonctionnement du cowper se répète. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celes-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. BEVENDICATIONS 1. Un cowper du type dont le corps enfermé dans une enveloppe métallique est partagé par une cloison en deux chambres, à savoir une chambre de combustion et une chambre de chauffe garnie d'un ruchage en réfractaire, et est recoùvert d'une coupole sous laquelle lesdites chambres communiquent entre~elles, caractérisé en ce que la coupole s'appuie sur un mur supplémentaire interposé entre la maçonnerie du corps du cowper-et ladite enveloppe métallique. 2. Un cowper suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'appui dudit mur supplémentaire est constitué par des consoles disposées en ceinture et fixées à l'enveloppe métallique, et qu'à endroit où se trouve la ceinture de consoles l'enveloppe métallique est enserrée par des frettes. 3. Un cowper suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la distance entre les consoles et la base du cowper est environ égale aux 2/3 de sa hauteur. 4. Un cowper suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé entre ce qu'entre le mur supplémentaire et la maçonnerie du corps du cowper, ainsi qu'entre ledit mur et l'enveloppe métallique, sont prévus des écartements. 5. Un cowper suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les écartements entre le mur supplémentaire et la maçonnerie du corps du cowper, ainsi qu'entre ledit muret l'enveloppe métallique sont remplis de réfractaire broyé. 6. Un cowper suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que dans les consoles sont ménagés des canaux raccordés à un système de refroidissement.