Brevet FR2497523A1 — publié le 19820709

1.- L'invention concerne un dispositif de fixation de refroidisseurs à plaques dans des fours métallurgiques, tels que hauts fourneaux, refroidisseurs disposés sur la face inter- ne du blindage du four, et dont les tubes de fluide de refroi- dissement passent à travers des ouvertures dans le blindage du four au moyen de tubes de protection venus de fonderie dans le refroidisseur à plaques, et qui entourent à une certaine dis- tance les tubes de fluide de refroidissement dans la zone de traversée du blindage, les orifices dans le blindage du four étant étanchés vis à vis des gaz sortant. Les refroidisseurs à plaques d'un système de refroidissement de haut fourneau, sont jusqu'à maintenant fixés de diverses façons à la surface interne du blindage du four. Une fixation connue prévoit une liaison à peu près rigide des plaques par soudure à poste fixe des tubes de protection placés autour des tubes de refroidissement sur des plaques de maintien ou bien des capots d'étanchement, qui, à leur tour, sont soudés au blindage du four. Par suite des dilatations alternées du re- froidisseur à plaques lors de sollicitations thermiques variées provenant de l'intérieur du four, il se produit des sollicita- tions alternées des emplacements de soudure précités, qui abou- tissent finalement à une rupture provoquant des défauts d'étan- chéité du four. Un autre type de fixation prévoit le maintien des refrodisseurs à plaques avec des boulons passant à travers le refroidisseur à plaques et vissés à poste fixe sur le blin- dage du four. La tête du boulon est pla6ée dans un évidement sur la face interne du blindage, vers l'extérieur l'écrou est étanché avec un capot d'étanchement (DE-OS 27 43 380). Dans le cas de sollicitations thermiques élevées du refroidisseur à plaques, les boulons de fixation se dilatent de façon inadmissible ou bien même les têtes de boulons fondent. De ce fait, les plaques peuvent se déplacer vers le milieu du four. Des gaz de réaction chauds circulent à travers la fente entre le refroidisseur à plaques et le blindage du four, et échauffent celui-ci de façon inadmissible. Les tubes de protec- tion se placent dans les orifices du blindage du four et provo- quent des contraintes. Pour éviter les inconvénients précités, l'inven- tion a pour but que les dilatations thermiques sur les refroi- 2.- disseurs à plaques n'engendrent aucune contrainte inadmissible aux emplacements de fixation, que les refroidisseurs à plaques lors de l'intervention de force externe provoquée par la dila- tation de plaques voisines ou par le produit se trouvant dans le four, restent fermement ancrés dans leur position, que la position des tubes de fluide de refroidissement par rapport au blindage du four reste également inchangée lorsque la structure de fonderie de ces refroidisseurs à plaques se rompt par suite des alternances permanentes de température, qu'il ne se produise pas d'écoulement de gaz entre les refroidisseurs à plaques et le blindage du four, que les déplacements sur les structures tubulaires externes des plaques restent aussi réduits que possi- ble et qu'un étanchement satisfaisant des orifices dans le blin- dage du four soit garanti. Ces buts sont atteints conformément à l'inven- tion, en ce que, dans un plan horizontal du refroidisseur à plaques, au moins un tube de protection sert de support fixe, tandis que les autres tubes de protection places dans le même plan constituent des supports susceptibles de coulisser horizon- talement, au moins un tube de protection placé à l'opposé du support fixe ou des supports fixes, constituant un suipport sus- ceptible de coulisser verticalement, tandis que les autres tu- bes de protection places dans ce plan, constituent des supports libres. Selon une autre forme de l'invention, il est prévu que le tube de protection servant de support fixe, après la traversée du blindage du four, soit soudé à poste fixe sur le blindage du four au moyen d'une plaque de maintien. Plusieurs tubes de protection contigus peuvent également constituer des appuis fixes, car la dilatation thermique réduite que l'on peut attendre dans le cas d'une distance relativement faible des tu- bes de protection les uns par rapport aux autres, est absorbée par ces tubes. La dilatation des refroidisseurs à plaques est compensée, sans contrainte, aux emplacements de fixation en pré- voyant que le tube de protection passant à travers le blindage du four pour constituer le support susceptible de coulisser ho- rizontalement ou bien le support susceptible de coulisser verti- calement, soit muni d'une plaque de maintien montée avec un Jeu horizontal ou bien avec un Jeu vertical dans des guidages soudés 3.- sur le blindage du four. Le support libre est susceptible de coulisser aussi bien horizontalement que verticalement, une pla- que entretoise étant soudée sur le blindage du four, plaque que le tube de protection passant à travers le blindage du four, entoure avec un certain jeu sur sa périphérie, tandis que le tube de protection est bloqué en coulissement axial vers le milieu du four par une plaque de maintien. Grâce à la disposition, dans le même plan que l'appui fixe des deux c8tés de celui-ci, d'appuis susceptibles de coulisser horizontalement, on obtient que la dilatation se produisant sur la totalité de la largeur du refroidisseur à plaques soit compensée, cependant que les efforts qui agissent à partir du haut ou du bas sur le refroidisseur à plaques qui sont trop importants pour que les appuis fixes seuls puissent les accepter, sont absorbés par les guidages, si bien qu'aucun déplacement des plaques dans la direction verticale ne se pro- duit. Le ou les tubes de protection disposés, avec un montage susceptible de coulisser verticalement dans le plan opposé au support fixe, font que les dilatations thermiques dans la direc- tion longitudinale des plaques, n'exercent aucune contrainte, cependant que les efforts latéraux produits par la dilatation des plaques voisines sont transmis auxguidages par lintermé- diaire de la plaque maintien sur le tube de protection. Les autres tubes de protection venus de fonderie, dans ce plan à c8té de l'appui susceptible de coulisser verticalement, présen- tent un jeu aussi bien dans la direction horizontale que dans la direction verticale, par rapport à la plaque entretoise qui les entoure. Ainsi, également dans cette zone du refroidisseur à plaques, aucune contrainte ne peut se produire du fait des dilatations thermiques du refroidisseur à plaques. Les plaques de maintien soudées à poste fixe sur tous les tubes de protection empêchent un déplacement du refroidisseur à plaques vers le cen- tre du four. Ainsi, aucun écoulement des gaz chauds du four ne peut survenir entre le refroidisseur à plaques et le blindage du four. Grâce au montage qui vient d'être décrit des tu- bes de protection, les zones d'entrée et de sortie des tubes de fluide de refroidissement sont bloquées de telle sorte que la position des tubes de fluide de refroidissement par rapport au blindage du four, reste inchangée lorsque des ruptures se 4..- produisent dans les structures de fonderie des refroidisseurs à plaques par suite des alternances constantes de température. Pour l'étanchement des emplacements de fixation contre les gaz sortant, un embout de tube est soudé respective- ment sur les plaques de maintien, sur les guidages et sur les plaques entretoises, chacun de ces embouts portant un compensa- teur métallique entouré d'un bottier de protection et relié au tube de fluide de refroidissement. L'invention va être décrite plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sur les des- sins ci-joints dans lesquels s - la figure 1 est une vue en élévation d'un re- froidisseur à plaques avec représentation schématique des dif- férentes fixations, - la figure 2 est une coupe du support fixe se- lon la ligne Il-Il de la figure 1, - la figure 3 est une coupe du support suscepti- ble de coulisser horizontalement, selon la ligne III-III de la figure 1, - la figure 4 est une coupe du support suscepti- ble de coulisser verticalement selon la ligne IV-IV de la figu- re 1, - la figure 5 est une coupe du support libre se- lon la ligne V-V de la figure 1, - la figure 6 est une coupe du support libre dans une autre réalisation selon la ligne VI-VI de la figure 1. Le refroidisseur à plaques 1 comporte quatre tubes 2 de fluide de refroidissement venus de fonderie et paral- lèles les une aux autres, qui sortent de la structure de fonde- rie dans les plans horizontaux 3 et 4. Dans la zone de sortie, ces tubes de fluide de refroidissement sont entourés par des tu- bes de protection 5 également venus de fonderie et en saillie par rapport à la face d'appui de la structure de fonderie. lors du montage du refroidisseur à plaques sur la face interne du blindage 6 du four, les tubes 2 de fluide de refroidissement et les tubes de protection 5 en saillie passent à travers des ori- fices 7 du blindage 6 du four. Les tubes de protection 5 servent à la fixation du refroidisseur à plaques. Dans le plan horizontal 3, les deux tubes de protection médians 5 constituent, conformé- ment à la figure 2, des supports fixes 8, À cet effet, une plaque 5.- de maintien 9 recouvrant l'orifice 7 est soudée à poste fixe sur le tube de protection 5 et sur le blindage 6 du four. Dans le m8me plan horizontal 3, sont disposés, à c8té des supporte fixes 8, des supports 10 susceptibles de coulisser horizontale- ment (figure 3). A cet effet, la plaque de maintien 11 est soudée à poste fixe sur le tube de protection 5 et elle est montée dans le guidage 12 de façon telle qu'il ne subsiste qu'une possibili- té de dilatation dans le sens horizontal. La plaque de maintien Il glisse sur le blindage 6 du four. Placés à l'opposé des sup- ports fixes, deux supports 13 susceptibles de coulisser vertica- lement, sont disposés dans le plan horizontal 4 (figure 4). Ici également, la plaque de maintien 11 est soudée à poste fixe sur le tube de protection 5 et elle est montée dans le guidage 12 décalée de 900. Lors d'une dilatation thermique du refroidisseur à plaques selon son axe longitudinal, la plaque de maintien 11 glisse en direction verticale sur le blindage 6 du four. Dans le cas des supports libres 14 prévus dans le plan 4 des deux cités des supports 13 susceptibles de coulisser verticalement, une di- latation de la structure de fonderie est possible aussi bien horizontalement que verticalement (figure 5). Dans ce cas, la plaque entretoise 15 soudée sur le blindage 6 du four entoure le tube de protection 5 avec du jeu sur sa périphérie. La plaque de maintien 11 soudée sur le tube de protection 5 s'applique sur la plaque entretoise 15 et bloque le tube de protection contre un déplacement axial vers le centre du four. La figure 6 montre une autre réalisation du eup- port libre 14a. Dans ce cas, la plaque ronde de maintien lia soudée sur le tube de protection 5, présente dans l'embout de tube 19 qui l'entoure, juste assez de jeu 20 pour que la dilata- tion thermique du refroidisseur à plaques 1 puisse s'effectuer librement. Dans le cas des efforts extérieurs agissant sur le refroidisseur à plaques, son déplacement est empêché par butée de la plaque de maintien lia sur la paroi interne de l'embout de tube 19. Comme à travers les orifices 7 dans le blindage 6 du four, et à travers la fente annulaire dans le cas des tubes de protection 5, des gaz peuvent sortir du four, les emplacements de fixation du refroidisseur à plaques sont étanchés. A cet effet, chaque tube 2 de fluide de refroidissement est relié par ltin- termédiaire d'une rondelle 16 à un compensateur métallique 17 6.- 2497523 qui est entouré d'un capot de protection 18 et qui, au moyen d'un embout de tube 19, est soudé de façon étanche au gaz sur la plaque de maintien 9, sur les guidages 12 et sur la plaque entretoise 15 ou bien directement sur le blindage 6 du four. 7.- REVEND I C A I 0 N S 1.- Dispositif de fixation de refroidisseurs à plaques dans des fours métallurgiques, tels que des haute four- meaux, refroidisseurs disposés sur la face interne du blindage du four, et dont les tubes de fluide de refroidissement passent à travers des ouvertures dans le blindage du four au moyen de tubes de protection venus de fonderie dans le refroidisseur à plaques, et qui entourent à une certaine distance les tubes de fluide de refroidissement dans la zone de traversée du blindage, les orifices dans le blindage du four étant étanchés vis à vis des gaz sortant, dispositif caractérisé en ce que, dans un plan horizontal (3) du refroidisseur à plaques (1) au moins un tube de protection (5) sert de support fixe (8) tandis que les autres tubes de protection placés dans le même plan constituent des supports (10) susceptibles de coulisser horizontalement au moins un tube de protection placé à l'opposé du support fixe ou des supports fixes (8) constituant un support (13) suscepti- ble de coulisser verticalement, tandis que les autres tubes de protection placés dans ce plan (4) constituent des supports U- bres (14). - 2.- Dispositif de fixation de refroidisseurs à plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de protection (5) servant de support fixe (8), après la tra- versée du blindage du four (6) est soudé à poste fixe sur le blindage du four au moyen d'une plaque de maintien (9). 3.- Dispositif de fixation de refroidisseurs à plaques selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que le tube de protection (5) passant à travers le blindage (6) du four pour constituer le support (10) susceptible de coulisser horizontalement ou bien le support (13) susceptible de coulisser verticalement, est muni d'une plaque de maintien (11) montée avec un jeu horizontal ou bien avec un jeu vertical dans des guidages (12) soudés sur le blindage (6) du four. 4.- Dispositif de fixation de refroidisseurs à plaques selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que le support libre (14) est susceptible de coulis- ser aussi bien horizontalement que verticalement, une plaque en- tretoise (15) étant soudée sur le blindage (6) du fours plaque que le tube de protection (5) passant à travers le blindage (6) du four, entoure avec un certain jeu sur sa périphérie, tandis 8.- que le tube de protection est bloqué en coulissement axial vers le milieu du four par une plaque de maintien (11). 5.- Dispositif de fixation de refroidisseurs à plaques selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que pour l'étanchement des emplacements de fixation contre les gaz sortant, un embout de tube (19)est soudé respec- tivement sur les plaques de maintien (9), sur les guidages (12), et sur les plaques entretoises (15), chacun de ces embouts por- tant un compensateur métallique (17) entouré d'un bottier de protection (18) et relié au tube (2) de fluide de refroidisse- ment.