Brevet FR2318933A1 — publié le 19770218

La présente invention concerne un perfectionnement à un haut fourneau et a plus particulièrement pour objet un cowper. Le cowper sert à réchauffer le vent allant au haut fourneau. Dans les hauts fourneaux modernes, la température du vent atteint 14000C et sa pression 'a jusqu'à 3-5 kg/cm2. Un coter comprend une enveloppe extérieure en tôles et un garnissage intérieur (manteau) constitué par des matériaux calorifuges et réfractaires. La construction et l'épaisseur du garnissage intérieur dépendent de la température maximale du vent pendant la marche et de la température maximale admissible d'échauffement de l'enveloppe. D'ordinaire, pendant la marche, la température de l'enveloppe dépasse la température ambiante de 20 à 500C. Le garnissage intérieur n'est pas étanche aux gaz, aussi est-il traversé par la vapeur d'eau et divers gaz venant de l'enceinte utile du cowper et allant jusqu'à la surface intérieure de l'enveloppe, sur laquelle ils se eondensent sous la forme de solutions de divers acides ou alcalis. la vapeur d'eau arrive dans l'enceinte utile du cowper avec le vent et avec le gaz de chauffe au moyen duquel est chauffé le garnissage. Une quantité d'eau supplémentaire résulte de la combustion du gaz de chauffe, par suite de la présence d'hydrogène dans l'enceinte utile du cowper. En outre, l'eau du garnissage et des mortiers employés pour Ce garnissage lors de la construction ne s'évapore pas complètement pendant le séchage et la mise en température du cowper avant sa mise en service. L'eau restée traverse le garnissage, atteint l'enveloppe métallique et se condense sur celle-ci. On sait que l'eau provoque une corrosion importante de l'acier employé d'ordinaire pour réaliser l'enveloppe des cowpers. De surcroît, l'action corrosive de l'eau est intensifiée par les réactifs chimiques qui arrivent dans l'enceinte utile du cowper avec le gaz de chauffe et le vent, ainsi que par ceux se formant pendant la combustion du gaz. Par exemple, le gaz, la poussière et l'air-arrivant dans le cowper y amène des alcalis, du chlore, des composés sulfurés. Pendant la combustion du gaz de chauffe, qui se déroule avec un excès d'air et d'oxygène, ces substances s'oxydent. En conjugaison avec l'eau condensée, les produits de l'oxydation forment sur la surface intérieure de l'enveloppe métallique telles ou telles solutions agressives, provoquant l'oxydation générale ou locale des tSles.Les dernières observations ont montré que lorsque la température du vent est élevée il y a également oxydation de l'azote. L'oxydation de l'azote commence aux températures de 1150 à 12000C et s'intensifie rapidement quand la température du vent montre plus haut. Les oxydes d'azote, en combinaison avec l'eau, forment les acides correspondant, lesquels provoquent la corrosion générale et locale de la surface intérieure de l'enveloppe. La corrosion peut s'étendre sur de très grandes surfaces, pratiquement dans toutes les zones du cowper où la température de l'enveloppe est inférieure au point de rosée de l'eau et des solutions agressives mentionnées. D'ordinaire, la corrosion se déroule rapidement aux endroits de l'enveloppe qui sont sièges de fortes contraintes internes (concentrateurs de contraintes dans les zones des soudures et zones présentant des écarts par rapport à la forme génmétrique correcte de l'enveloppe).L'action simultanée du milieu agrassif, de hautes contraintes internes, laquelle est intensifiée par le caractère cyclique de la charge résultant des particularités de l'exploitation des cowpers aux divers régimes de "marche au vent" et de "marche au gaz", fait apparaître une corrosion intercristalline sous contrainte, laquelle provoque une fissuration particulièrement rapide et des ruptures de l'enveloppe métallique. On connaît divers moyens de prévention de la destruction due à la corrosion, par exemple la mise en peinture et la métallisation de la surface intérieure de l'enveloppe métallique, la réalisation de l'enveloppe avec des aciers résistant aux acides et aux alcalis, l'élévation de la température de l'enveloppe jusqu'd des valeurs plus hautes que le point de rosée des condensats éventuels, etc. Toutefois, tous ces procédés sont insuffisamment fiables, ou d'un prix injustifié. Ces dernières années on a donné de l'extension au revêtement de la surface intérieure des enveloppes métalliques des cowpers par projection d'un enduit spécial (coulis de ciment et d'asbestite à l'eau) sur un treillis métallique fixé à l'enveloppe.L'épaisseur du revêtement projeté est de 60 à 100 mm. Le revêtement projeté adhère suffisamment bien à l'enveloppe métallique et ne se fissure pas pendant l'exploitation. Le revêtement déposé par projection sur la surface intérieure de l'enveloppe ralentit évidemment le processus de propagation de la corrosion et; sumultanément, protège efficacement l'enveloppe contre les surchauffes en cas de défauts locaux du garnissge, Le revêtement est réalisé par projection d'une couche continu, en règle générale dans les zones à haute température des cowpers.Toutefois, quand la pression du vent est élevée (jusqu'à 5 kg/cm2, le revêtement projeté, présentant une porosité itortante, ne peut être considéré comme étant une projection suffisante de la. surface intérieure de l'enveloppe métallique contre les pénétrations d'une certaine quantité de vapeur d'eau et de substances agressives jusqu'à elle. Un autre procédé, parmi les procédés de protection contre la corrosion relativement simples et suffisamment fiables, consiste à interposer une gaine étanche aux gaz en feuilles minces métalliques ou synthétiques réfractaires, entre les couches calorifuges du garnissage. Une telle gaine en feuilles minces travaille à des températures de 180 à 2000C plus hautes, ctest-à-dire au-dessus du point de rosée des vapeurs agressives, et, tout en protégeant l'enveloppe contre. l'arrivée à sa surface intérieure des condensats actifs, elle est elle-même protégée contre la corrosion. L'inconvénient d'une telle construction consiste en ce que la gaine en feuilles minces est constituée par des feuilles séparées qu'il faut coller entre elles afin d'assurer l'étanchéité aux gaz. Le collage est une opération délicate et lourde de main-d'oeuvre, devat être exécutées lors de la construction du cowper. Au cours d'une telle opération il est nécessaire dw manipuler avec beaucoup de précautions les feuilles très minces qui doivent être collées sur une surface de 1500 à 2000 m2 pour un seul cowper. En pratique, ces feuilles peuvent être dégradées dès la construction du cowper et des inétanchéités sont toujours possibles aux joints collés. Ceci abaisse fortement l'étanchéité aux gaz de la gaine en feuilles minces et, par conséquent, la fiabilité de la protection de l'enveloppe.La gaine en feuilles minces peut aussi être rompue en certains endroits pendant l'exploitation, sous l'effet des déplacements du garnissage échauffé. L'avantage de la présence de compensateurs sous forme de plis ou de gaufrures sur les feuilles de la gaine est douteux, car d'importants efforts radiaux de compression (2 à 7 kg/cm2) sont exercés entre toutes les couches du garnissage du cowper ; il en résulte un écrasement des plis ou des gaufrures et un coincement serré des feuilles minces entre les couches calorifuges, ce qui peut provoquer des déchirures dans les feuilles. De la sorte, la réalisation de compensateurs ne donne aucun avantage. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués plus haut. On s'est donc proposé de créer un cowper dont la gaine étanche aux gaz serait telle, qu'elle assurerait une protection efficace de l'enveloppe du cowper contre la corrosion. 1a solution consiste en ce que, dans un cowper avec une enveloppe métallique et un garnissage intérieur comprenant un revêtement projeté, des couches calorifuges avec une gaine étanche aux gaz disposée sur l'une des couches~calorifuges, et des couches réfractaires, d'après l'invention la gaine étanche aux gaz est réalisée sous la forme d'une couche de métal ou de matériau synthétique résistant à la chaleur, déposée par pulvérisation sur le revêtement projeté. Une telle gaine étanche aux gaz assure une protection plus efficace contre les vapeurs et les gaz qui, venant de l'enceinte utile du cofper, traversent le garnissage pour aller jusqu'à l'enveloppe métallique. Il ne résulte une durée de service plus long 0 e l'enveloppe métallique. L'épaisseur du revêtement projeté est choisie de façon que la gaine étanche aux gaz, déposée sur Sa surface par pulvérisation, travaille dans une zone où les températures sont plus hautes que le point de rosée des gaz agressifs. Après la couche déposée par pulvérisation, laquelle s'accroche bien au revêtement projeté au cours de sa formation, en bouchant tous ses pores superficiels, il est très avantageux de disposer une couche de matériau calorifuge élastique mou, se déformant bien, par exemple de laine de kaolin, afin d'exclure toute éventualité d'altération mécanique de l'intégrité de la gaine étanche aux gaz obtenue par pulvérisation. Plus bas on donne la description d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique d'un cowper conforme à l'invention (coupe longitudinale) - la figure 2 représente l'ensemble A de la figure 1 Le cowper désigné généralement par le chiffre de référence 1 (figure 1) comprend une enveloppe métallique extérieure 1' et un garnissage intérieur (manteau) 2. Le x cowper 1 a une chambre de combustion 3, une chambre d'empilages 4 et une coupole commune 5 les réunissant. Dans la chambre de combustion 3 le gaz de chauffe brle et échauffe les blocs réfractaires 6 comportant des trous et remplissent la chambre d'empilages 4.Comme le montre la figure 2, le garnissage 2 comprend un revêtement projeté 7, constitué par un pisé réfractaire, de l'asbestite, du ciment et de l'eau. Le revêtement projeté 7 est appliqué sur un treillis métallique (non représenté sur les figures) fixé à la surface intérieure de l'enveloppe métallique 1'. Sur la surface intérieure du revêtement projeté 7, on réalise une gaine étanche aux gaz 8 épousant parfaitement la forme de cette surface, en déposant par pulvérisation une couche de métal ou de matériau synthétique. En tant que matériaux pulvériser on utilise, par exemple, l'aluminium, le zinc ou un matériau synthétique, par exemple des composés silicones du type émaux résistantsau feu. On dépese ces matériaux sur la surface du revêtement projeté à l'aide d'appareil à métalliser de conception connue, à arc électrique, à-plasma de gaz, ou bien à l'aide de pistolets à peinture ordinaire, en trois ou quatre fois. L'épaisseur de la couche déposée en une seule fois est de 60 à 80 microns. Après la gaine étanche aux gaz vient une couche 9 en matériau calorifuge élastique mou, se déformant bien, par exemple en laine de kaolin, après laquelle sont disposées plusieurs couches de matériaux réfractaires 10, par exemple des briques réfractaires. La laine de kaolin est constituée de Al203 et de Six2. En marche au gaz, les blocs réfractaires 6 placés dans la chambre d'empilages 4 s'échauffent grâce à la combustion du gaz de chauffe dans la chambre de combustion 3. En marche au vent, l'air passant à travers la chambre d'empilages 4 prend la chaleur aux blocs réfractaires 6 et, une fois chauffé, va au haut fourneau. Aux deux régimes de marche du cowper 1, la vapeur d'eau, les gaz et les particules de poussière pénètrent dans le garnissage 2 et vont jusqu'à la couche étanche aux gaz 8, laquelle, grace au choix adéquat de l'épaisseur du revêtement projeté 7 et de la couche 9, se situe entre 180 et 3000C. Les vapeurs et les gaz ne peuvent donc se refroidirau-dessous de 1800C, ctest-à-dire au-dessous du point de rosée. Ils ne peuvent non plus passer jusqu'à la zone plus froide et atteindre l'enveloppe 1'.La couche étanche aux gaz 8, laquelle s'accroche intimement à la surface du revêtement projeté 7 pendant sa formation et bouche tous les pores superficiels de cette surface, est une couche continu, sans aucun joint (sans joints collés non plus), sur toute la surface à protégée contre les précipitations atmosphériques et avoir une température non inférieure à -5 C. la gaine étanche aux gaz 8 en composés silicones du type émaux résistants au feu est réalisée avec des pistolets à peinture ordinaires, à une température ambiante supérieure à OOC et en présence d'une humidité relative ne dépassant pas 80%. La surface du revêtement projeté 7 n'a pas besoin non plus d'une préparation préliminaire. L'épaisseur de la couche étanche aux gaz 8 déposée par projection dépend de la surpression du vent. La couche 9 en matériau élastique mou, facilement déformable, par exemple en laine de kaolins protège efficacement la couche étanche aux gaz 8 contre les dégradations mécaniques, aussi bien pendant le montage du garnissage réfractaire que pendant l'exploitation du cowper 1. De la sorte, on obtient une protection plus faible de la surface intérieure de l'enveloppe métallique 1' contre l'action des condensats agressifs. 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 celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivant. REVENDICATIONS 1. Cowper comportant une enveloppe métallique et un garnissage intérieur comprenant un rev & ement projeté, des couches calorifuges avec une gaine étanche aux gaz disposés sur l'une des couches calorifuges, et des couches réfractaires, caractérisé en ce que la gaine étanche aux gaz est réalisée sous la forme d'une couche de métal ou de matériau synthétique résistant à la chaleur, déposée par pulvérisation sur le revêtement projeté. 2. Cowper selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche calorifuge qui est directement en contact avec la gaine étanche aux gaz est constituée d'un matériau élastique mou. 3. Cowper selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche calorifuge qui est directement en contact avec la gaine étanche aux gaz est constituée de laine de kaolin.