Brevet FR2257068A1 — publié le 19750801

La présente invention concerne un four à cuve et un dispositif de refroidissement du type formé par des panneaux et utilisé avec un tel four, le four à cuve susvisé comprenant une chemise extérieure en acier à la face intérieure de laquelle sont fixés des éléments de refroidissementen forme de plaques à ltin- térieur desquels se trouvent des tubes qui s'étendent principalement dans le sens vertical et qui, au côté supérieur et au côté inférieur de chaque élément de refroidissement s'étendent, à partir de ce dernier, à travers ladite chemise jusqu' I'extérieur du four, la face dudit élément de refroidissement orientée en sens opposé de la chemise extérieure étant pourvue d'une saillie ou console de support k travers laquelle un autre tube 51 étend avec des connexions vers l'extérieur de ladite chemise, ce dernier tube s'étendant principalement dans un plan horizontal. La présente invention sera décrite principalement ci-après à propos de son application à un haut fourneau, mais on comprendra quelle peut titre appliquée d'une façon similaire b d'autres types de fours à cuve quiexigent un refroidissement de la cuve. À l'exception d'autres procédés utilisés pour refroidir la paroi des hauts fourneaux, un intérêt spécial ssest porté, au atours des dernières années, sur les agencements dans lesquels des panneaux de refroidissement, dans lesquels a lieu une circulation de réfrigérant, sont fixés sur la face intérieure de la chemise ou blindage en acier des hauts fourneaux. Ces panneaux de refroidis- sement, appelés "stave-coolers" dans la technique anglo-saxonne, sont constitués principalement par des plaques de fonte qui sont repliées étroitement les unes aux autres et qui sont fixées à la chemise extérieure.De plus, dans de nombreux cas, entre ces panneaux de refroidissement et la chemise extérieure, on dispose une couche de matière réfractaire et calorifuge. fles canaux sont formés dans les panneaux de refroidissement et se présentent habituellement sous la forme de tubes incorporés qui sont reliés mutuellement à ltextérieur du-four de manière à former un système intégré de tubes. Grâce à ce système de canaux, on peut faire circuler un liquide de refroidissement, un gaz réfrigérant ou wF mélange de vapeur et de liquide de refroidissement. Un problème distinct qutentratne l'application de cet agencement à un haut fourneau réside dans la stabilité du garnissage réfractaire disposé contre les panneaux de refroidisse- ment, à l'endroit où la cuve diminue de diamètre vers le haut. Il en est ainsi en raison du fait que ce garnissage n'a pas tendance, par suite de son propre poids et du poids de la charge du four, à prendre appui sur la paroi de ce four et des moyens spéciaux sont nécessaires pour garantir cette stabilité afin d'empêcher un refroidissement insuffisant du garnissage réfractaire et la détésioratioq qui en résulte.C'est pourquoi, dans de nombreux cas, les panneaux de refroidissement sont pourvus de saillies de support ou consoles qui stétendent dans le four et servent à supporter le garnissage. Toutefois, comme ces saillies de support s'étendent plus loin dans le four que la partie restante des panneaux de refroidissement, le flux de chaleur se concentre particulibrement sur lesdites saillies et rend nécessaire un refroidissement spécial de ces dernières. On obtient ce résultat au moyen du tube séparé décrit ci-dessus et présent dans ladite saillie de support. I1 peut arriver cependant que la charge thermique importante k laquelle est soumise la saillie de support entrain sa détérioration et, dans ce cas, il est nécessaire de déconnecter du système de refroidissement le tube présent dans cette saillie de support, cela pour éviter une pénétration nuisible du fluide de refroidissement dans le four et pour maintenir les autres éléments qui sont raccordés en série avec cette saillie de support dans le système de circulation du fluide de refroidissement. Toutefois,. cette disposition constructive a pour conséquence que la zone entière du panneau de refroidissement située près de la saillie de support peut se trouver soumise à un refroidissement insuffisant, ce qui présente un danger réel d'endommagement du panneau de refroidissement lui-même avec, pour résultat, un chauffage trop intense de la chemise extérieure. La présente invention vise l'obtention d'un nouvel agencement grâce auquel les dangers mentionnés ci-dessus se trouvent réduits et la saillie de support, spécialement, est mieux refroidie et dans lequel, même lorsque le refroidissement propre de la saillie de support diminue, le refroidissement résiduel de cette saillie de support et de la partie voisine du panneau de refroidissement se maintien0 La présente invention réside dans le fait qu'avec un haut fourneau du type mentionné ci-dessus, au moins certains des tubes verticaux s'étendent sur au moins une partie notable de la dimension verticale de la saillie due support à travers le panneau de refroidissement.Pour le panneau de refroidissement lui-mOme,ceci signifie qu'au moins certains des tubes orientés dans la direction longitudinale stétendent sur une partie importante de la dimension de la saillie de support, dans cette direction longitudinale du panneau de refroidissement. On peut obtenir ce résultat en alignant les sorties du tube traversant la saillie de support avec les sorties d'une partie des tubes stétendant verticalement. Toutefois, on obtient de meilleurs résultats, selon la présente invention, si au moins certains des tubes orientés longitudinalement s'étendent de part et d'autre du plan dans lequel est situé le tube transversal placé dans la saillie de support.Il existe une limitation du fait que dans les conceptions habituelles des panneaux de refroidissement, la saillie de support se trouve k l'extrémité supérieure extrême du panneau de refroidissement. Ceci empêche les tubes orientés verticalement de s-1 étendre entièrement derrière la saillie de support. Toutefois, on peut obtenir encore une autre amélioration si on abandonne l'opinion courante actuelle que la saillie de support doit se trouver à l'extrémité supérieure extrême des panneaux de refroidissement.Un autre avantage, selon la présente invention, réside dans le fait que la saillie de support se trouve Brune certaine distance d'une des extrémités du panneau de refroidissement, ladite distance étant au moins égale à l'épaisseur du panneau de refroidissement, gracie à quoi les tubes verticaux peuvent s'étendre entièrement derrière la saillie de support. Si, néanmoins, avec la nouvelle conception décrite cidessus des panneaux de refroidissement, il fallait réduire le refroidissement distinct de la saillie de support en raison de son endommagement, cette dernière continuerait cependant d'être refroidie quelque peu par les tubes verticaux qui s'étendent entièrement derrière cette saillie. Par suite dé ce refroidissement supplémentaire se la saillie desupport, le danger d'un endommagement de cette dernière et d'une diminution du refroidissement distinct de la saillie de support se trouve considérablement réduit. Quand la saillie de support est endommagée par suite d'un surchauffage, il faut à tout prix empêcher que le panneau de refroidissement lui-mOme, derrière cette saillie de support, soit aussi endommagé. Dans des conditions de charge thermique très critiques, il peut donc outre même judicieux, selon la présente invention, que la saillie de support du panneau de refroidissement forme un élément séparé et interchangeable. Dans ce cas, il est même possible de disposer une couche de matière calorifuge entre la saillie de support et le panneau de refroidissement lui-m & e, ce qui réduit presque entièrement le contact thermique entre la saillie de support et le panneau de refroidissement, ces deux élé- ments étant alors refroidis indépendamment.Toutefois, en règle générale on préfère l'agencement dans lequel la saillie de support et le panneau de refroidissement ne forment qu'une seule et même pièce coulée. Habituellement, le tube s'étendant à travers la saillie de support fait partie du système de circulation des tubes s'étendant verticalement Dans ce cas, il est important que tous les tubes situés à l'intérieur d'un seul et même panneau de refroidis sement aient des diamètres intérieurs égaux afin d'empêcher une perturbation de la circulation du fluide de refroidissement par suite des rétrécissements et des élargissements résultants dans le système.Toutefois, si les tubes de refroidissement qui s'tendent derrière la saillie de support garantissent déjà un certain refroidissement de ladite saillie, l'intérêt qu'il y a à faire en sorte que le moyen de refroidissement séparé de ladite saillie fasse partie du système de circulation s'étendant à travers le reste des panneaux de refroidissement se trouve considérablement diminué. Pour obtenir un meilleur refroidissement des saillies de support, il est judicieux de raccorder les tubes s'étendant à travers les saillies de support de manière B former un système de circulation distinct. Dans ce cas, il est en outre préférable de choisir les i8m8tres des tubes s'étendant à travers les saillies de support.de manière qu'ils soient- plus grands que les diamètres des tubes s'étendant k travers les panneaux de refroidissement afin d'obtenir un refroidissement supplémentaire forcé. I1 convient de remarquer, k ce sujet, que le diamètre des tubes traversant le panneau de refroidissement détermine l'épaisseur de ce dernier et que si le panneau de refroidissement ne doit pas outre trop épais,- il existe alors une certaine restriction au diamètre des tubes. Toutefois, il en va tout autrement pour la saillie de support où le tube s'étendant à travers cette dernière peut avoir un diamètre beaucoup plus grand. - Quand les panneaux de refroidissement sont conçus de cette façon, ils peuvent être appliqués à un four à cuve dans lequel les tubes s'étendant b travers les saillies de support sont raccordés à un système de circulation séparé. Pour réaliser les raccordements des tubes à travers la chemise extérieure du four, il faut attacher un soin spécial k ce que ces raccords restent étanches au gaz et que la résistance de la chemise d'acier ne soit pas diminuée d'une façon inadmissible0 À cette fin, dans la pratique, les tubes s'étendant verticalement sont parfois coudés l'un vers l'autre, près de leurs extrémités, afin qu'ils puissent traverser la chemise extérieure par groupe de deux ou trois extrémités de tube.Toutefois, dans cette disposition constructive, des parties importantes du panneau de refroidissement situées derrière la saillie de support risquent spécialement d' Stre refroidies insuffisamment. Cette - disposition constructive s'est aussi révélée séduisante en ce qui concerne le prix de fabrication tandis que la forme tridimensionnelle des tubes augmente aussi la résistance du système de circulation et nuit au fonctionnement correct de ce dernier.Selon la présente invention,- la préférence est cependant donnée k une construction du panneau de refroidissement dans laquelle chacun des tube s s'étend dans un plan plan et dans lequel la sortie du tube travers j santla saillie de support s'étend le long des sorties des tunes verticaux. Ces sorties, qui s t étendent le long les unes des autres doivent aussi 9'étendre 8 à travers une seule ouverture pråtiquée dans la chemise extérieure précitée. On va maintenant décrire la présente invention en se référant au dessin annexé, sur lequel: la fig. 1 montré schématiquement la fixation des panneaux de refroidissement k la paroi du four; les fig. 2, 4, 6 et 9 sont des vues de face de parties des panneaux de refroidissement qui ont été perfectionnées selon la présente invention; les fig. 3, 5, 7 et 10 sont des vues latérales des agencements selon les fig. 2, 4, 6 et 9; la fig. 8 est une coup. transversale faite par VIII-VIII de la fig. 6. Sur la fig.l, la référence 1 indique une partie d'un. chemise extérieure en acier ou blindage d'un haut fourneau. Deux panneaux de refroidissement 2 et 3 sont fixés k la chemise exte- rieure 1 au moyen de goujons et de boulons 4, 5 et 6. Un garnissage 7 du four a été représenté schématiquement contre les panneaux de refroidissement. À l'intérieur des panneaux de refroidissement s'étendent des tubes (non représentés) dont les extrémités 8, 9 et 10 traversent la chemise extérieure, -ces extrémités des divers panneaux de refroidissement étant reliées mutuellement. On voit que le panneau de refroidissement 3 comporte une partie saillante 11 qui sert de support au garnissage réfractaire situé au-dessus. Les fig. 2 et 3 montrent schématiquement, par une vue de face et par une vue latérale, l'extrémité supérieure d'un panneau de refroidissement conçu selon la présente invention. Les références 12 et 15 désignent des tubes qui a'étendent b travers les panneaux de refroidissement dans la direction longitudinale et qui comportent des entrées et des sorties 16 b 19. Un tube 22, a-rétendant dans une direction transversale dans la partie saillante 11 comporte une entrée et une sortie 20 et 21. Comme représenté sur la-figure, les sorties 17, 18, 20 et 21 sont alignées, ce qui revient k dire que les tubes 13 et 14 s'étendent derrière la saillie de support ll sur la moitié environ de la hauteur de cette saillie. Les fig. 4 et 3 représentent une conception un peu di- férente du panneau de refroidissement selon la présente invention, les sorties 28 et 29 des tubes 24 et 25 de ce panneau de refroidissement étant situées au-dessus des sorties 31 et 32 du tub. 33 s'étendant dans la saillie de support il. Les sorties 27 et 31, d'une part, et les sorties 30 et 32, d'autre part, ont été placées suffisamment près l'une de l'autre pour que ces extrémités de tube puissent traverser la chemise extérieure 1 par paires k travers une seule ouverture. De cette façon, on obtient un agencement plus simple d'ouvertures X travers la chemise 1 tandis que le refroidissement de la saillie desupport îl est meilleur. Sur les fig. 6, 7 et 8, on a représenté, par une vue de face, une vue latérale et une vue en coupe faite par VIII-VIIIr une autre conception du panneau de refroidisseur selon la présente invention. Dans cette conception, la saillie de support 11 a été abaissée sur une certaine distance par rapport L l'extrémité supérieure du-panneau de refroidissement. Il s'ensuit que les tubes verticaux 34 à 37 s'étendent entièrement-derrière la saillie de support, vers le haut, jusqu'aux sorties 38 à 41 qui sont alignées. Le tube 44 traversant la saillie de support 11- a une forme courbée de telle sorte qu'il s'étend sur la largeur totale de la saillie de support 11 et débouche par des sorties 42 et 43 entre les tubes verticaux 34 à 37. Finalement, les fig. 9 et 10 représentent en vue de face et en vue latérale, une autre conception encore du panneau de refroidissement selon la présente invention. Théoriquement, cette conception correspond à celle représentée sur les fig. 6 à 8, à la différence, toutefois, que la saillie de support ou console fixe 11 a été remplacée par une saillie de support ou console interchangeable 56 qui est montée sur le panneau de refroidissement et qui est supportée par une nervure 57. En plaçant une matière isolante entre a saillie de support 56 et le panneau de refroidis sement 3, on obtient deux systèmes 3 et 56 refroidis indépendamment, ce qui peut présenter un avantage important au cas où la saillie de support 56 viendrait k griller.On a aussi la possibilité de remplacer alors, quand le four a subi ce qu'on appelle le "deep bloinu dans la technique anglo-saxonne, la saillie de support endommagée par une nouvelle saillie de support. I1 convient de remarquer qu'il est courant, dans les fours pourvus d'une couronne formant linteau entre les étalages et la cuve, que les panneaux-de refroidissement supérieurs des étalages s'étendent au-delà de la couronne formant linteau. Ces panneaux de refroidissement peuvent, en principe, être conçus d'une façon similaire à celle décrite à propos des fig. 2 et 3 ainsi que des fig. 4 et 5 et, dans ce cas, toutefois, la position de la saillie de support et de la partie du panneau de refroidissement située derrière cette saillie doit être décalée radialement d'une distance correspondant à la dimension radiale de la saillie de support. I1 est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'k titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y outre apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention tel qutil est défini dans les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Four à cuve refroidie comprenant une chemise extérieure en acier à la face intérieure de laquelle sont fixés des panneaux de refroidissement du type à l'intérieur desquels des tubes essentiellement verticaux qui s'étendent, à partir du panneau de refroidissement, à travers la chemise extérieure, aux extrémités supérieure et inférieure dudit panneau de refroidissement, lequel est pourvu, sur sa face orientée au sens opposé de la chemise extérieure précitée, d'une saillie de support à travers laquelle un autre tube s'étend avec des raccordements à travers la chemise extérieure, ce dernier tube s'étendant essentiellement dans un plan horizontal, le four à cuve susvisé étant caractérisé par le fait-qutau moins certains-des tubes verticaux s'étendent à travers le panneau de refroidissement sur une partie notable de la dimension verticale de la saillie de support. 2. Panneau de refroidissement destiné à outre utilisé dans un four à cuve refroidi selon la revendication 1 contenant des tubes qui s'étendent dans une direction essentiellement longitudinale à travers ledit panneau de refroidissement, lesdits tubes débouchant à l'extrémité supérieure et à l'extrémité inférieure de ce panneau qui est pourvu d'une saillie de support sur sa face opposée à celle où sè trouvent les entrées et les sorties des tubes, un autre tube s'étendant transversalement aux premiers tubes k travers la saillie de support et comportant des raccords sur la même face du panneau de' refroidissement que les premiers tubes, le panneau de refroidissement susvisé étant caractérisé par le fait qu'sou moins certains des tubes longitudinaux s'étendent, sur une partie notable de la dimension de la saillie de support, dans la direction longitudiinale du panneau de refroidissement précité derrière ladite saillie de support. 3. Panneau de refroidissement suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'au moins certains des tubes longitu dinaux s'étendent, jusqutà des côtés différents du plan dans lequel le tube situé transversalement s'étend b k travers la saillie de support. panneau de refroidissement selon les revendications 2 ou 3; caractérisé par le fait que la saillie de support se trouve, par rapport à une extrémité du panneau, à une distance qui est au moins égale à l'épaisseur dudit panneau et par le fait que les tube longitudinaux s'étendent eatièrement derrière la saillie de support. 5. Panneau de refroidissement suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que Ia saillie de support est fixée au panneau de refroidissement et forme un élément démontable. 6. Panneau de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le tube stétendant à travers la saillie de support a un diamètre plus grand que les tubes s1 étendant longitudinalement. 7. Four à cuve suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des panneaux de refroidissement suivant la revendication 6 et par le fait que les tubes traversant~la saillie de support desdits panneaux de refroidissement sont raccordés à à un circuit séparé du système de circulation. 8. Panneau de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que les tubes prétendent chacun dans un plan plan et que ltentrée et la sortie du tube traversant la saillie de support sont toutes deux situées prèsdes entrées et des sorties des tubes s'étendant longitudina liement.