Brevet FR2336648A1 — publié le 19770722

La présente invention traite du refroidissement des fours à cuve, et plus particulièrement, sans pour autant être limitée à cette application, du refroidissement des étalages de fours à cuve, notamment de hauts-fourneaux. Dans les réalisations classiques, les cuves et les étalages de hautsfourneaux sont équipés de boites de refroidissement et/ou de ruissellement. Ces boîtes sont destinées à refroidir la maçonnerie, et, en meme temps, à la soutenir. Dans les étalages où la stabilité du réfractaire est assurée, on peut se contenter d'un ruissellement, mais les boites donnent aussi de très bons résultats en ce qui concerne la durée de vie des réfractaires. Cependant, la mise en oeuvre de telles boites se heurte à l'inconvénient suivant leur nez, profondément enfoncé dans le réfractaire, est très vite soumis à l'abrasion de la charge descendante et du courant ascendant de gaz chauds et poussiéreux, en raison de l'usure du réfractaire ; celà co nduit à une consommation importante de boites. Afin de refroidir efficacement les étalages et le bas de la cuve, on a mis au point la technique de la double paroi (water-jacket}. Dans cette technique, on substitue au refroidissement ponctuel des boites un refroidissement de toute la surface du réfractaire. Les résultats obtenus par la mise en oeuvre de cette technique étant encore insuffisants, on a employé une combinaison du système de la double paroi et des boites de refroidissement. Ce cependant procédé est/limité, car le flux thermique provoque des contraintes dans la tôlerie de l'installation. Pour ces raisons, on a été conduit à envisager d'effectuer un refroidissement interne aussi homogène que possible. Dans divers pays, on a donc réalisé des refroidisseurs internes, constitués d'une plaque de fonte dans laquelle étaient noyés des tubes en acier parcourus par an courant d'eau. Ces refroidisseurs n'ont pas, semble-t-il, apporté toute satisfaction. En particulier, il se produit une déformation de la plaque, qui se cintre lors du chauffage. Cet inconvénient a pour effet de repousser le réfractaire, ce qui disloque la maçonnerie, d'une part, et, d'autre part, diminue l'efficacité du refroidissement, puisque le contact n'est plus correct entre le refroidisseur et la paroi à refroidir. La présente invention se propose d'apporter un dispositif de refroidissement ne présentant pas les inconvéitents des dispositifs de refroidissement connus. L'invention a pour but la réalisation d'une plaque de refroidissement sensiblement perpendiculaire au flux thermique à évacuer. L'invention a également pour but la réalisation d'une plaque de refroidissement pouvant être juxtaposée à d'autres plaques identiques, de façon à couvrir une portion très importante de la surface émissive. Un autre but de cette invention consiste en la réalisation d'une plaque de refroidissement pouvant être utilisée avec d'autres plaques identiques et conjointement avec des boîtes de refroidissement, de type connu, de façon à couvrir une portion très importante de la surface émissive tout en offrant un supportage fiable à la paroi réfractaire. L'invention a aussi pour but la réalisation d'une plaque de refroidissement à circulation de fluide caloporteur, pouvant être de l'eau, par exemple, et telle que le taux d'échange thermique acceptable soit supérieur au taux d'émission maximal, ce sans que la contrainte mécanique d'origine thermique soit supérieure au taux de travail normal du matériau employé. L'invention a encore pour but la réalisation d'une plaque de refroidissement de construction simple, présentant une grande fiabilité et placée, pour la durée d'une campagne, entre le réfractaire à refroidir et le blindage à protéger du four à cuve, et plus particulièrement du haut-fourneau. L'invention a enfin pour but la réalisation d'une plaque de refroidissement capable de protéger efficacement le blindage du four à cuve après la destruction plus ou moins complète, mais inéluctable, de la paroi réfractaire en cours de campagne. A cet effet, l'invention concerne une plaque de refroidissement à circulation de fluide caloporteur pour étalages de fours à cuve, et notamment de hauts-fourneaux, caractérisée en ce qu'elle est réalisée sous la forme d'un écran de tubes å ailettes soudés entre eux par deux de leurs ailettes, les entrées et les sorties s'effectuant individuellement sur au moins deux rangées. Cette disposition permet d'obtenir une pluralité de circuits indépendants, constitués par les éléments tubulaires. Ces circuits indépendants sont montants de façon continue, afin qu'il ne puisse se former de départs de sédiments ni de formation de poches gazeuses. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après d'un exemple de réalisation, non limitatif. Au cours de cette description, on se réfère au dessin annexé, sur lequel: - la Figure 1 est une vue de face d'une plaque de refroidissement selon l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la Figure 1 ; et, - la Figure 3 est une vue en coupe transversale de la Figure 1. L'exemple de réalisation représenté au dessin concerne le refroidisse ment des étalages de fours à cuve, et notamment de hauts-fourneaux. La plaque de refroidissement selon l'invention est réalisée sous la forme d'un écran constitué comme un panneau de chaudière, avec des tubes à ailettes 2, laminés ou extrudés. Ces tubes, ainsi qu'on peut le voir à la Figure 3, sont soudés entre eux par deux de leurs ailettes. L'alimentation en fluide calo porteur est assurée à la partie basse des tubes, l'évacuation s'effectuant à la partie haute.Les entrées 4 et sorties 6 de fluide caloporteur s'effectuent de façon individuelle sur deux ou trois rangées, afin de limiter l'affaiblissement du blindage à cet endroit, et de permettre la mise en place de plusieurs cir culaires indépendantw Le dispositif de refroidissement de l'invention peut etre utilisé en com binaison avec des boites de refroidissement classiques et/ou avec des plaques -de refroidissement telles que définies dans le brevet français n" 75 26 978, dont la présente demande constitue une Division. Le débit de fluide caloporteur est ajusté pour que l'échange thermique 3 soit convenable : un débit de 10 m /h peut autre accepté comme valeur moyenne. Le calcul montre que, pour une charge thermique très importante, la plaque de refroidissement selon l'invention n'est soumise qu'à des contraintes d'origine thermique très acceptables, et que la température de peau de cette plaque reste dans les limites acceptables. I1 demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les va riantes. REVENDICATIONS 1 - Plaque de refroidissement pour étalages de fours à cuve, et notamment de hauts-fourneaux, caractérisée en ce qu elle est réalisée sous la forme d'un écran de tubes à ailettes (2) soudés entre eux par deux de leurs ailettes1 les entrées (4) et les sorties (6) s'effectuant individuellement sur au moins deux rangées. 2 - Plaque de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'alimentation en fluide caloporteur s'effectue à la partie inférieure desdits tubes1 l'évacuation étant réalisée à leurs parties supérieures respectives de façon à obtenir une circulation montante du fluide caloporteur. 3-Plaque de refroidissement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle est utilisée avec d'autres plaques identiques, et éventuellement, avec des plaques ou boîtes de refroidissement d'autres types, en vue de couvrir une portion très importante de la surface émissive, en apportant en outre un supportage fiable à la paroi réfractaire. 4 - Plaque de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est disposée perpendiculairement au flux thermique à évacuer.