Brevet FR2487493A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne des systèmes d'isola- tion de fours et plus particulièrement un dispositif réfrac- taire protecteur unitaire pour des canalisations formant glissières, des canalisations doubles ou d'autres organes absorbant la chaleur et dont une surface périphérique s'étendant sur plus de 180 , mais sur moins de 3600, est à nu et nécessite une protection. Un certain nombre de différents systèmes d'isolation de fours ont été utilisés dans les fours modernes de traite- ment thermique à haute température afin de protéger les structures métalliques qu'ils contiennent. Ces structures comprennent différents types de canalisations refroidies par eau telles que des canalisations formant glissières et des canalisations transversales ainsi que d'autres organes de support installés sur des fours poussants, et des poutres horizontales mobiles et fixes sur des fours à poutre mobile. Etant donné que les canalisations sont creuses et refroidies par eau, elles absorbent extrêmement bien la chaleur. Il faut protéger ces canalisations afin de réduire les pertes de chaleur dans le four. Les systèmes d'isolation, qui four- nissent cette protection, sont soumis à des températures élevées et cycliques, à des vibrations répétées, à-l'entar- trage et à d'éventuels chocs créant des endommagements et dus à des pièces à traiter ou à des morceaux de métal et de tartre. En général,la canalisation devant être protégée com- porte une surface nue s'étendant sur un pourtour de 360 et autour de laquelle deux éléments semi-cylindriques en maté- riau isolant réfractaire renforcé ou armé ont été fixés. Les éléments de l'isolant sont alors installés bout à bout jus- qu'à ce que l'ensemble de la canalisation soit protégé. Ce- pendant, dans certaines applications, c'est une partie moins importante de la canalisation qui a besoin d'être protégée, et ce pour différentes raisons. Une telle application con- cerne une canalisation formant glissière, pour laquelle on fixe à la partie supérieure de la canalisation une barre d'usure qui reçoit des plaques qui sont installées par- dessus la barre et sont soutenues par ladite canalisation. Dans d'autres applications, on utilise des canalisations dou- b les, de sorte qu'il est nécessaire de protéger une surface de chaque canalisation s'étendant sur moins de 3600. Les extrémités de la canalisation transversale, principalement sur les fours poussants et dans des applications dans des fours à poutre mobile.requièrent souvent une protection s'étendant sur une surface inférieure à la surface totale de la canalisation ou de l'élément de construction. D'une ma- nière généraledans toutes les applications mentionnées pré- cédemment, il faut protéger une surface de canalisation s'étendant sur plus de 1800, mais sur moins de 360 , afin d'obtenir un système d'isolation adéquat. Jusqu'à présent, on a utilisé des systèmes d'isola- tion antérieurs qui comportent des éléments semi-cylindri- ques en matériau isolant réfractaire renforcé,réunis ensem- l5 ble et soudés ou fixés d'une autre façon sur la canalisation. Un tel système de base est décrit dans le brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique sous le No. 2 693 352. Ce système com- porte des éléments réfractaires, à l'intérieur desquels est logé un treillis métallique réticulé et interconnecté et qui est à nu au niveau de la jonction des deux éléments et est ensuite soudé à la canalisation. Un autre système de ce type est décrit dans le bre- vet déposé aux Etats-Unis d'Amérique sous le No. 3 647 194, dans lequel des éléments semi-cylindriques comportent des ouvertures distantes en forme d'orifices à travers lesquels la structure métallique réticulée est soudée à la canalisa- tion. Un autre dispositif réfractaire perfectionné de pro- tection est décrit dans le brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique sous le No. 4 182 609, selon lequel deux élé- ments semi-cylindriques sont raccordés sur leurs bords longi- tudinaux respectifs par l'intermédiaire de pinces et de boucles qui sont raccordées au treillis métallique réticulé. Tous les systèmes indiqués ci-dessus ont un point commun, à savoir l'utilisation de deux éléments semi-cylin- driques réunis l'un à l'autre. Dans le cas o les applica- tions requièrent la protection d'une surface s'étendant sur moins de 360 , on réalisait simplement jusqu'à présent les organes à protéger en leur donnant une forme plus petite que celle d'un demi-cylindre de telle manière que, lorsque les deux éléments sont réunis autour de la canalisation, la surface requise est protégée. Le raccordement des deux élé- ments s'effectue en général le long de la partie inférieure de l'organe qui est protégé et comporte une connexion arti- culée formée de crochets, de broches, de goujons ou analogues. Un joint inférieur ou un joint situé à proximité de la partie inférieure a été un problème permanent et impor- tant. Il est extrêmement difficile d'appliquer un mortier de jointoiement à un tel joint. Le mortier de jointoiement tend à s'échapper étant donné que par nécessité, la forme rétré- cie du joint est dirigée dans la mauvaise direction. Des tentatives visant à ménager un joint inférieur rétréci en sens inverse ou à décaler le joint inférieur sur le côté se sont soldées par des échecs. Lorsque le mortier de jointoie- ment est défaillant, la liaison ou le joint inférieur est soumise à une chaleur excessive avec pour effet que l'ensem- ble du système d'isolation s'ouvre, ce qui affecte de façon nuisible la capacité d'isolation thermique. En outre, aux emplacements o on a utilisé des broches pour raccorder deux éléments en matériau réfractaire, la broche a été sou- mise à une flexion, en particulier si une partie du mortier de jointoiement s'est échappée. Aux emplacements o on utili- se d'autres types de joints inférieurs, il se présente des problèmes importants de fabrication par suite de la nécessi- té de respecter des tolérances étroites. D'autres brevets traitant de ce domaine et qui décri- vent l'utilisation de deux parties ou éléments séparés fixés l'un à l'autre d'une manière générale par une connexion inférieure afin de protéger les canalisations, sont les brevets déposés aux Etats-Unis d'Amérique sous les numéros 3 486 533, 4 070 151, 4 134 721, 3 914 100 et 3 781 167. Différentes tentatives pour réaliser un dispositif unitaire unique destiné à éliminer tout joint inférieur se sont soldées par des échecs. Des tentatives antérieures ont été faites en vue d'utiliser une configuration en forme de fer à cheval, mais de tels essais n'ont pas eu de succès. Un tel système comportait des fils de raccordement s'éten- dant à l'extérieur de l'élément réfractaire qui devait être attaché autour de la canalisation. Un autre système mettait en oeuvre un élément de forme cuit au four, qui n'était pas armé ou renforcé et qui était installé sur la canalisation, par le dessus de cette dernière. Cet élément de forme compor- tait une encoche, et une plaque réfractaire était insérée dans l'encoche de manière à fermer l'extrémité ouverte du fer à cheval. Là o des canalisations doubles sont utilisées, des tentatives ont été faites pour encapsuler totalement les deux canalisations au moyen de deux dispositifs en forme de U possédant des tailles différentes qui étaient réunis autour des deux canalisations. Un seul dispositif (réalisé dans un moule à deux éléments) était équipé d'une charnière intérieu- re articulée. Cependant,une surface inférieure à nu requiert encore le jointoiement d'une encoche inférieure et,par con- séquent,tous les problèmes mentionnés précédemment subsistent. La présente invention a pour but de fournir un dispo- sitif réfractaire protecteur unitaire qui supprime complète- ment la liaison ou le joint articulé inférieur et la surface à nu utilisée jusqu'à présent. La présente invention fournit un dispositif unitaire unique pouvant être aisément installé sans que ce soit aux dépens de l'efficacité de l'ensemble du système d'isolation dans un four de traitement thermique à haute température et analogue. Tous les problèmes associés à une zone inférieure à nu sont maintenant compltment éliminés. Le dispositif unitaire selon l'invention possède une configuration en forme de fer à cheval, définie par des branches opposées possédant chacune une section distale, une surface intérieure voisine des sections distales s'étendant entre ces dernières de manière à permettre un contact intime avec la canalisation, une surface extérieure et des ouvertu- res en forme de fentes s'étendant radialement à travers les sections distales au voisinage de la surface intérieure. Un treillis métallique réticulé, interconnecté, est inséré fermement à l'intérieur du dispositif et est disposé au voi- sinage de la surface intérieure. Une plaque de raccordement est fixée à la structure métallique au niveau de chaque extrémité distale et comporte des pattes qui sont alignées avec les fentes et qui sont dégagées ou mises à nu par les- dites fentes, pour permettre un accès aux pattes pour leur fixation à la canalisation. A titre d'exemple,on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés une forme de réalisation de l'objet de l'invention. Sur ces dessins: la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif ré- fractaire protecteur de l'art antérieur; la figure 2 est une vue en perspective, partiellement arrachée, du dispositif réfractaire protecteur unitaire conforme à l'invention; la figure 3 est une vue en coupe d'une canalisation formant glissière, dans laquelle le dispositif réfrac- taire a été partiellement enlevé; et la figure 4 est une vue en coupe prise suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Un dispositif réfractaire protecteur de l'art anté- rieur, destiné à protéger une canalisation formant glis- sière et possédant un joint de liaison inférieur articulé est représenté sur la figure 1. Le dispositif réfractaire protecteur 48 est fixé autour d'une canalisation 50 refroi- die par eau et possédant une barre d'usure 52 s'étendant le long de sa surface supérieure. Le dispositif 48 comporte deux sections réfractaires armées ou renforcées 54 mainte- nues ensemble par un treillis métallique réticulé (non re- présenté) s'étendant à l'intérieur et autour du dispositif réfractaire 48. Une encoche de forme rétrécie 60 s'étend entre les deux sections 54 au niveau du point le plus bas du dispositif 48. L'encoche 60 permet aux deux sections 54 de pivoter autour de points d'articulation du treillis mé- tallique. Les attaches 56 du treillis métallique sont à nu le long des extrémités des sections 54 du dispositif réfrac- taire et ces attaches à nu 56 sont raccordées à la canalisa- tion 50 par des soudures 64. Un mortier de jointoiement 62 est utilisé pour remplir l'encoche de forme rétrécie 60 et également la zone comprise entre les sections réfractaires 54 et la barre d'usure 52. Le dispositif réfractaire conforme à la présente invention, désigné globalement par la référence 10, possède une configuration générale en forme de U, mais étant donné que les extrémités Libres du U possèdent une longueur suf- fisante pour s'étendre bien au-delà du plan horizontal passant par l'axe d'une canalisation devant être protégée, on désigne cette configuration comme ayant la forme d'un fer à cheval (figure 2). Le dispositif 10 comporte une section courbe 11 se terminant par des branches opposées 12. Chaque branche 12 se termine par une section distale 14 qui désigne globalement la partie du dispositif s'étendant au-delà du plan horizontal passant par l'axe de la canalisation ou la surface périphérique inférieure s'étendant sur 1800 de la canalisation protégée. Le dispo- sitif 10 comporte une surface intérieure 16 qui s'étend en- tre les sections distales.14 en étant en contact intime avec la surface périphérique inférieure, s'étendant sur 1800, de la canalisation, une surface extérieure 18 consti- tuant la périphérie du dispositif et des surfaces supérieu- res 20 qui terminent les sections distales respectives 14. Un treillis de fil réticulé 24 est entièrement insé- ré dans le dispositif 10 et est disposé juste au-dessous de la surface intérieure 16. Le treillis de fil 24 s'étend sur l'ensemble de la partie courbe 11 et se termine dans la zone des sections distales 14. Une plaque de raccordement 26 est fixée aux extrémités opposées du treillis de fil 24. Chaque plaque de raccordement 26 comporte deux pattes 28 s'étendant vers le haut et deux gorges 30 voisines des pattes sur les- quelles s'engagent les extrémités du treillis de fil 24. Chaque section distale 14 comporte deux fentes 22 qui s'étendent radialement vers le dispositif 10 et s'ou- vrent à partir de la surface supérieure 20 des sections dis- tales 14. Les fentes 22 vont en se rétrécissant à partir de leur zone de profondeur maximale située au voisinage de la surface intérieure 16. Les pattes 28 de la plaque de raccor- dement 26 sont disposées de manière à être dégagées ou mises à nu par les fentes 22 (figures 2 et 4). On pourrait égale- ment utiliser des trous radiaux bien que, comme cela est représenté, les fentes rendent maximale la surface ouverte - 35 disponible pour le soudage, comme cela sera décrit ci-après. Le terme de"fentes" utilisé est destiné à englober toute ouverture appropriée comprenant les trous radiaux. Le dispositif 10 sera constitué dans son ensemble par un matériau réfractaire pressé ou par un matériau réfractaire pouvant être coulé et dans lequel le treillis de fil et les plaques de raccordement sont insérés au cours de l'opération de fabrication. Le dispositif 10 est installé autour d'une canalisa- tion 50 comportant une barre d'usure 52 soudée le long de la surface supérieure de la canalisation, comme cela est repré- senté sur la figure 3. On fait glisser le dispositif 10 sur la canalisation 50 à partir de la face inférieure de cette dernière de telle manière que la surface intérieure 16 de la section courbe Il est en contact intime avec la canalisation jusqu'au niveau du plan horizontal 32 passant par l'axe de la canalisation 50. Etant donné que la plaque de raccor- dement 26 est insérée au voisinage de la surface intérieure 16, les pattes 28 sont normalement fléchies comme par exem- ple par venue en contact avec la canalisation 50. On réalise ensuite une soudure 40 le long de la partie supérieure de chaque patte 28, ce qui fixe la patte et par conséquent le dispositif 10 à la canalisation 50. La soudure 40 est réali- sée par introduction du dispositif approprié de soudage à travers les fentes 22. En réalité,il n'est pas nécessaire que ces dernières s'étendent sur toute la distance jusqu'à la surface extérieure 18 du dispositif 10, dans la mesure o un espace suffisant est prévu pour introduire l'appareil de soudage jusqu'aux pattes 28. Les sections distales recti- lignes 14 s'étendent au-dessus du plan axial 32 de la cana- lisation incurvée de manière à former un espace 42 entre la section et la canalisation. Les sections distales 14 s'éten- dent vers le haut jusqu'à un point o la surface supérieure desdites sections est approximativement alignée avec la partie inférieure de la barre d'usure 52. On remplit ensuite avec un mortier de jointoiement approprié 62 l'espace 42 ainsi que les fentes 22. La forme de réalisation indiquée ci-dessus fournit un dispositif unitaire pouvant être aisément installé en vue de protéger une surface périphérique de canalisation s'étendant sur plus de 1800, mais sur moins de 360 , sans qu'il soit nécessaire d'avoir deux sections individuelles, des charnières ou des connexions inférieures et analogues. Il n'y a aucune réduction des caractéristiques d'isolation et l'installation est nettement plus simple eu égard à la suppression de la connexion principale entre les pièces et/ou à la nécessité d'appliquer un mortier de jointoiement à une encoche de forme rétrécie au niveau de la partie infé- rieure absolue du dispositif, o le mortier tend à tomber, ce qui rend l'application et le maintien du mortier plus difficiles. REVENDICATIONS 1. Dispositif réfractaire protecteur unitaire, allongé, destiné à protéger des organes allongés absorbant la chaleur dans un four de traitement thermique à haute tem- pérature, dans lequel une surface desdits éléments s'éten- dant sur plus de 1800 et sur moins de 3600 est à nu et néces- site une protection, caractérisé en ce qu'il comporte: A. un élément réfractaire unitaire allongé possé- dant une forme de fer à cheval, ne comportant pas de joint inférieur et défini par des branches opposées dont chacune possède une section distale, une surface intérieure située au-dessous des sections distales et s'étendant entre ces dernières en vue d'assurer un contact intime avec lesdits organes, une surface périphérique extérieure et des ouver- tures semblables à des fentes s'étendant radialement à tra- vers les sections distales voisines de la surface intérieure, B. une structure métallique réticulée, intercon- nectée, logée fermement dans le dispositif et disposée au voisinage de la surface intérieure, et C. une plaque de raccordement fixée à la structu- re métallique au niveau de chaque section distale et possé- dant des pattes alignées avec lesdites fentes et dégagées par ces dernières de manière à permettre un accès aux pattes pour leur fixation aux organes allongés. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque fente s'étend à travers la surface extérieu- re et possède une forme rétrécie telle que sa profondeur la plus importante se situe au voisinage de la surface intérieu- re au niveau des pattes. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux fentes sont prévues à une certaine distance dans chaque section distale et ence que chacune des plaques de raccordement comporte deux pattes. 4. Dispositif réfractaire allongé, notamment dans un four de traitement thermique à haute température, disposé autour d'une canalisation refroidie par eau et protégeant cette canalisation et comportant une barre d'usure située le long d'une surface supérieure du dispositif, caractérisé en ce qu'il comporte: A. un dispositif réfractaire allongé unitaire pressé ou coulé possédant une configuration en forme de fer à cheval définie par des branches opposées dont chacune possède une section distale, une surface supérieure qui est située approximativement au même niveau que la jonction en- tre la barre d'usure et la canalisation, une surface inté- rieure voisine des sections distales et s'étendant entre ces dernières en étant en contact intime avec la canalisa- tion par l'intermédiaire d'au moins la surface périphérique inférieure de cette dernière, s'étendant sur 1800, une surface extérieure et desouvertures en forme de fentes s'étendant radialement à travers les sections distales, B. un treillis de fil réticulé, interconnecté, inséré fermement à l'intérieur du dispositif et disposé au voisinage de la surface intérieure, C. une plaque de raccordement fixée à chaque extrémité du treillis de fil et comportant des pattes ali- gnées avec lesdites fentes et soudées à la canalisation, et D. un mortier de jointoiement remplissant les fentes et tout espace compris entre les sections distales et la canalisation.