Brevet FR2480923A1 — publié le 19811023

L'invention concerne les fours à arc, et plus parti culierement des toits refroidais par eau et destinés à des fours à arc. Les fours à arc comprennent généralement un manteau métallique et un garnissage réfractaire qui définit une sole creuse, des parois verticales et un toit pouvant être élevé et basculé à partir du dessus du corps du four pour permettre le chargement de la cuve. En raison des températures de fonctionnement élevées d'un four à arc, le réfractaire du four tend à s'appauvrir. Pour prolonger la durée de vie du réfractaire, des panneaux creux ou des conduits refroidis par eau sont communément noyés dans le réfractaire du four. Ces procédés de refroidissement de fours nécessitent cependant encore des réfections périodiques, coûteuses et longues du garnissage réfractaire. L'invention a pour objet une structure perfectionnée de refroidissement de toit de four à arc pouvant être rempla cée rapidement sans reprisse notable du garnissage. L'invention concerne donc d'une manière générale un toit de four électrique qui comprend des éléments annulaires intérieur et extérieur reliés entre eux par des éléments transversaux afin de former un chassies entre les éléments duquel plusieurs zones ouvertes sont délimitées. Un panneau creux est disposé dans chaque ouverture. Des consoles sont montées sur chacun des éléments radiaux et des accouplements amovibles sont associés à chacune des consoles afin de s'enclencher avec le panneau adjacent pour le maintenir de manière amovible dans la zone ouverte. Des conduits de liquide de refroidissement relient les panneaux et les éléments annulaires afin de faire circuler entre eux un liquide de refroidissement. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, du toit de four à arc selon l'invention la figure 2 est une vue de dessus du toit de four à arc montré sur la figure 1 la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure 2 ; et la figure 4 est une coupe partielle d'un détail du toit représenté sur la figure 1. La figure 1 montre une forme préférée de réalisation du toit 10 de four à arc selon l'invention, destinée à être placée au-dessus d'un corps- classique de four à arc dont seule la partie supérieure est représentée. La partie restante du corps 12 du four est classique et il est évident à l'homme de l'art que ce four peut comporter une sole creuse et des parois latérales verticales pouvant avoir une forme,cylindrique. Le corps 12 du four peut également être monté sur un mécanisme basculant afin d'être incliné pour que le métal en fusion puisse être déchargé par une goulotte de coulée.De plus, un mécanisme éle- vateur classique peut être relie au toit 10 afin que ce dernier puisse être élevé et éloigné du four 12 par basculement pour permettre le chargement de métal en fusion, de déchets métalliques ou d'autres matériaux. Des électrodes 14 sont également montées dans des ouvertures convenables 16 du toit 10 afin de chauffer la charge du four d'une manière bien connue de l'homme de l'art. Le toit 10 comprend des éléments annulaires intérieur et extérieur 18 et 2O, respectivement, reliés entre eux par des éléments radiaux 22 de ch ss-is. Ces éléments 18, 20 et 22 délimitent entre eux plusieurs zones ouvertes dans chacune desquelles est disposé un panneau creux 24 de refroidissement qui présente la forme de la zone dans laquelle il est placé. En d'autres termes, chaque panneau présente sensiblement la forme d'un segment d'anneau. L'élément annulaire intérieur 18 est creux et il est convenablement fixé à la surface inférieure d'une couronne annulaire 26 formée d'éléments annulaires plats, parallèles et supérieur et inférieur 28 et 30, orientés dans la même direction radiale et reliés entre eux et maintenus espacés l'un de l'autre coaxialement et parallèlement l'un à l'autre par plusieurs voiles 32 qui sont espacés les uns des autres et disposés entre les plaques 28 et 30, à peu près perpendiculairement à elles. Un anneau cylindrique 34, fixé au bord périphérique intérieur de la couronne 26, part vers le bas de cette dernière et descend au-dessous du niveau de l'élément annulaire 18. Un anneau tronconique 36 de face est fixé à la surface intérieure de l'anneau 34.Une matiere réfractaire 38 est placée dans l'espace compris entre les anneaux 34 et 36, alors qu'un anneau creux 40 est disposé entre les extrémités inférieures espacées de ces anneaux 34 et 36. L'élément annulaire extérieur 20 comporte également un anneau cylindrique 42 fixé a sa surface inférieure, et un second anneau creux 48 est fixé à son bord inférieur. Les anneaux 42 et 48 descendent sensiblement jusqu'au niveau du bord inférieur des panneaux 24 et ur.ematière réfractaire 50 est disposée dans l'espace les séparant. Comme montré sur la figure 1, l'élément annulaire in térieur 18 est placé à, un niveau légèrement supérieur à celui de l'élément annulaire extérieur 20. Les éléments 22, constitués de courts tronç,ons de poutres- en I, sont fixés à l'élément annulaire 18 par leurs extrémités' intérieures et à la surface inférieure de l'élément annulaire 20, ainsi qu'à la surface intérieure de l'anneau 42. En conséquence, les éléments 22 sont inclinés vers le haut afin que la structure formée par les élé- ments 18, 20 et 22 soit à, peu près tronconique. Les panneaux 24 comprennent des plaques planes supérieure et inférieure 52 et 54 ayant sensiblement la forme de segments d'anneau. Des parois courbes avant et arrière 56 et 58 et des parois latérales convergentes 60 et 62 relient les plaques 52 et 54 et les supportent à une certaine distance l'une de l'autre et à peu près parallèlement l'une à l'autre afin de délimiter avec elles une enceinte 55. Plusieurs chicanes espacées 64, pouvant être à peu près concentriques et parallèles aux parois avant et arrière 56 et 58, sont fixées aux surfaces intérieures des plaques 52 et 54. Les chicanes 64 peuvent également dépasser l'axe central de l'enceinte 55 afin de délimiter un trajet d'ecoulemeng sinueux entre les parois avant et arrière 56 et 58. Les panneaux 24 sont suspendus aux éléments 22 par des paires de consoles 66. Chaque console 66 comprend une plaque 68 dont un bord est fixé à l'aile supérieure de l'élément associé 22 et est supporté sur ce dernier, dans une orientation à peu près horizontale, par une barre 70 dont le bord supérieur est fixé à l'extrémité libre de la plaque 68 et dont le bord inférieur est fixé à l'aile supérieure de l'élément 22. La plaque 60 s'étend à peu près transversalement à l'élément 22 et dépasse vers l'extérieur au-dessus des bords de ce dernier. Deux taquets parallèles et espacés 72, orientés vers le haut, sont montés sur la surface supérieure de chaque panneau 24 et au-dessous des extrémités latérales de chacune des plaques 60. La tête d'un boulon 74 en I-est articuléeentreles deux taquets 72 de chaque paire au moyen d'un axe 76. Chaque boulon 74 s'élève des taquets associés 72 et passe dans une ouverture 78 de la plaque 64 où son extrémité supérieure filetée reçoit un écrou 80 afin que les panneaux 24 soient fixés en position entre les éléments' 18, 20 et 22. Les axes 76 permettent aux boulons 74 de pïvoter afin qu'un léger défaut d'alignement entre les consoles 66 et les taquets 72 puisse être toléré et afin également de permettre une dilatation différentielle. Une matière réfractaire 81 est disposée entre les côtés des panneaux adjacents, comme montré sur la figure 3.Pour supporter le panneau 24 pendant l'installation, une console 82 peut être fixée à chaque plaque supérieure 52, à peu près en son centre de gra vité. De plus, pour constituer un support supplémentaire pour les panneaux 24, des taquets 83 peuvent être montés sur chacune des plaques supérieures 52 et à proximité des parois avant et arrière 56 et 58 afin d'être fixés aux consoles 84 qui, ellesmêmes, sont fixées aux éléments annulaires 18 et 20. L'eau de refroidissement arrive à l'anneau 48 et circule dans des voies parallèles, formées par des tubes 85, jusqu'à l'élément annulaire 20. Des tubes 86 dirigent ensuite l'eau de refroidissement de l'élément annulaire 20 vers chacun des panneaux 24 qu'elle traverse et vers la paroi intérieure. Des tubes 88 dirigent ensuite l'eaude refroidissement vers l'élé- ment annulaire intérieur 22 et des tubes 90 la font passer de I'élément annulaire 22 dans l'anneau 40. L'eau de refroidissement ainsi échauffée est ensuite évacuée de l'élément annulaire 18 par des tubes 92. Le toit 10 peut présenter une ouverture 94 d'évacuation des fumées, qui est convenablement refroidie par un serpentin hélicoïdal et -creux 96 de refroidissement. Un tuyau 98 d'entrée relie le serpentin 96 à une source d'eau de refroidissement et un tuyau 100 de sortie relie le même serpentin à l'élément annulaire 18. Une hotte 102 à fumées est disposée au-dessus de l'ouverture 94 afin de recevoir les fumées et les gaz chauds et de les diriger vers un dispositif d'épuration des gaz. Une voûte 104 du toit, représentée schématiquement en traits mixtes, est disposée à l'intérieur de l'anneau 36 qui la supporte. Cette voûte 104 n'est pas représentée en détail, mais elle peut être de construction classique et elle comprend avantageusement des parties creuses permettant la circulation de l'eau de refroidissement. Les ouvertures 16 destinées au passage des électrodes 14 sont réalisées, dans la voûte 104. Le toit de four à arc s-elon l'invention assure un re froidissement convenable pour permettre le fonctionnement du four à des températures élevées. Dans le cas où l'un quelconque des panneaux 24 doit être remplacé, cette opération peut être effectuée rapidement par démontage des divers raccords du circuit d'eau et enlèvement des- écrous 8Q. Un panneau neuf 24 peut ensuite être fixé en position, sans qu'il soit nécessaire de remplacer une quantité importante de réfractaire. Il va de s-oi gue de nombreuses modifications peuvent être apportées au toit de four décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.Toit de four à arc, comprenant des éléments annulaires espacés intérieur et extérieur (18, 20) reliés entre eux par des éléments transversaux radiaux (22) qui s'étendent entre les éléments (18 et 20) afin-de former un châssis présentant plusieurs zones- ouvertes délimitées entre lesdits élé- ments, plusieurs panneaux creux (24) étant supportés au moyen d'éléments (66) de suspension par les éléments transversaux, le toit étant caractérisé en ce qu'un panneau (24) est disposé dans chaque ouverture qu'il remplït, et en ce que des conduits (86, 88) relient les panneaux aux éléments annulaires (18, 20) afin de faire circuler entre eux un liquide de refroidissement. 2. Toit de four à arc selon la revendication 1, carac térisé en ce que les éléments annulaires (18, 20) sont creux, et en ce que des chicanes (64) sont disposées dans chacun des panneaux et sont orientées à peu près transversalement à la direction générale d'écoulement du fluide de refroidissement. 3. Toit de four à arc selon l'une des revendications 1 et 2, caracterïse en ce que les éléments de suspension comprennent une console (66) montée sur chaque élément transversal (22) et un dispositif d'accouplement (72, 74, 76, 80) articulé sur la surface supérieure des panneaux et fixé aux consoles afin de permettre des défauts- d'alignement entre les panneaux et les consoles. 4. Toit de four à- arc selon l'une quelconque des revendications l, 2 et 3, caractérisé en ce que deux éléments de suspension (66) sont montés sur chacun des éléments transversaux, chaque élément de suspension comprenant deux dispositifs d'accouplement (72, 74, 76, 80) destinés à s'enclencher chacun avec l'un des panneaux adjacents. 5. Toit de four à arc selon la revendication 4, carac térisé en ce que chaque dispositif d'accouplement comprend un organe (76) de pivotement reliant les panneaux aux éléments transversaux afin de permettre un défaut d'alignement limité et une dilatation différentielle entre les panneaux et les éléments transversaux.