Brevet FR2523283A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne les fours métallurgiques et a notamment pour objet un dispositif de refroidissement des parois des fours, de préférence, du type à cuve. L'un des problèmes les plus importants à résoudre dans la métallurgie à 1 t heure actuelle est l'augmentation de la durée de vie des fours métallurgiques. Cette augmentation est obtenue en augmentant la résistance des parois refroidies des fours ce qui réduit le nombre de révisions générales nécessitant des frais considérables et facilite ainsi l'utile sation d'un four. On connaît un dispositif de refroidissement des parois d'un four composé de blocs particuliers comportant des tubes de refroidissement et de pièces intercalaires réfractaires (cf. le certificat d'auteur de llURSS nO 222410). Dans ce dispositif connu les tubes de refroidissement portent des pointes à leur surface extérieure. Dans chaque tube de refroidissement est engagé un tube correspondant pour 11 amenée d'un fluide de refroidissement qui arrive à la partie inférieure du tube, évacue de celle-ci une quantité de chaleur cédée par le four et, sté- tant chauffé, monte sous l'effet d'une pression naturelle å travers un espacement formé par la paroi du tube de refroidissement et la paroi du tube amenant le fluide de refroidissement. Ce dispositif connu a une durée de vie faible ce qui est dû au fait que les pièces intercalaires réfractaires brûlent rapidement, ces pièces n'étant pas refroidies par le fluide de refroidissement. Ceci entrasse la mise en contact des parties non protégées de la chemise avec les matières chaudes de la charge et avec des gaz chauds du four qui provoquent la surchauffe et la déformation de la chemise. De plus, l'utilisation de ce dispositif réduit la solidité de la chemise du four car pour chaque tube de refroidissement il faut prévoir une sortie particulière à travers la chemise du four, donc, un grand nombre d'ouvertures dans cette dernière. Le dispositif altrieur que l'on vient de décrire est difficile à fabriquer et complique le montage lors de la construction du four. I1 présente donc de grandes uiffi- cultés lors d la révision générale. On ne peut donc obtenir une haute qualité des travaux de construction et de montage et la fiabilité de l'ensemble du dispositif est réduite. On connaît un autre dispositif de reiroidissement des parois d'un four qui constitue l'antériorité la plus proche de la présente invention. Ce dispositif comporte des blocs, dont chacun comprend des tubes de refroidissement disposés en deux rangées et pourvus, dans chaque rangée, de tubes d'amenée et d'évacuation d'un fluide de refroidissement (cf. le certificat d'auteur de 1'URSS n0222414). Les tubes de refroidissement disposés en deux rangées sont réalisés de maniere que les tubes d'une rangée soient disposés sous un angle par rapport à ceux de l'autre rangée. Dans chaque bloc, les tubes de refroidissement sont rendus solidaires par de la fonte coulée formant une plaque qui assure la fonction ces pièces intercalaires réfractaires. Dans chaque bloc, on a prévu une couche de fonte au-dessus et au-dessous des rangées de tubes de refroidissement ainsi qu'entre leurs rangées. Dans le dispositif connu, le fluide de refroidissement arrive par les tubes d'amenée dans les tubes de refroidissement et, en circulant par ceux-ci, refroidit la plaque de fonte. Ensuite, le fluide de refroidissement est envoyé par des tubes d'évacuation vers les conduites correspondantes. Par suite de la disposition des tubes de refroidissement sous un angle les uns par rapport aux autres, les champs de contraintes thermiques d'une rangée ne recouvrent pas les champs de contraintes thermiques formés par les tubes de l'autre rangée. I1 en résulte une surchauffe de toute la plaque et une modification de la structure de cette dernière du fait que la fonte brGle. La détérioration de la plaque aboutit à la détérioration des tubes de refroidissement suivie d'une surchauffe de la chemise du four. En outre, un autre inconvénient de ce dispositif réside en ce que pendant la coulée de la fonte et pendant sa solidification ces tubes de refroidissement sont carburés ce qui conduit à une baisse de la résistance mécanique et de la plasticité du matériau du tube et à un endommagement rapide de ceux-ci. La réalisation de chaque bloc dans ce dispositif connu sous forme de tubes de refroidissement et d'une plaque de fonte entratne une diminution du volume utile du four et réduit, par conséquent, la quantité de métal coulé. De plus, de fortes contraintes apparaissent après la coulée de ces blocs, ce qui réduit la tenue de ceux-ci. L'invention a donc pour but de fournir un dispositif de refroidissement des parois d'un four dans lequel la conception de chaque bloc assure une protection fiable de parois de four contre l'action des matières chaudes de la charge et des gaz du four, et augmente le volume utile du four et le rendement en matériaux coulés. L'invention a donc pour objet un dispositif de refroidissement des parois dtun four comportant des blocs dont chacun comprend des tubes de refroidissement disposés en deux rangées et pourvus, dans chaque rangée, de tubes d'amenée et d'évacuation du fluide de refroidissement, caractérisé en ce que dans chaque bloc les tubes de refroidissement d'une rangée sont disposés entre les tubes de refroidissement de l'autre rangée tandis que les tubes d'amenée et d'évacuation du fluide de refroidissement de chaque rangée sont raccordés à des collecteurs correspondants disposés l'un audessous de l'autre. Gracie à la disposition des tubes de refroidissement d'une rangée entre les tubes de refroidissement de l'au tre rangée, les champs de contraintes thermiques formées par ces tubes se recouvrent. De ce fait, la chaleur est évacuée de la chemise du four d'une manière régulière suivant tout le périmètre. C'est ainsi qu'on assure une protection fiable d'une paroi de four contre l'action des matières chaudes de la charge et des gaz du four. Le dispositif suivant l'invention permet d'augmenter le volume utile du four à la suite d'une réduction de l'épaisseur de chaque bloc grâce à la suppression de la coulée de fonte qui assurait l'assemblage des tubes de refroidissement. De plus, en connectant les tubes d'amenée et d'évacuation du fluide de refroidissement aux collecteurs correspondants, eux-mêmes raccordés à plusieurs tubes de refroidissement, on réduit le nombre de trous dans la chemise du four et on augmente ainsi sa résistance mécanique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec référence au dessin annexé dans lequel - la Fig. 1 représente schématiquement une vue d'ensemble d'un dispositif de refroidissement des parois d'un four, selon l'invention - la Fig. 2 montre ce même dispositif vu de côté - la Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III III de la Fig. 1, vue d'en bas. Le dispositif de refroidissement des parois d'un four comporte des blocs 1 (Fig.l) dont chacun comprend des tubes de refroidissement 2 disposés en deux rangées dans chaque bloc 1, comme on le voit sur la Fig.2. Les tubes 2 d'une rangée sont disposés entre les tubes 2 de l'autre rangée et chaque rangée de tubes 2 est pourvue d'un tube d'amenée 3 et d'un tube d'Fvavuation 4 aboutissant respectivement à un collecteur 5 pour l'amenée d'un fluide de refroidisse ment et à un collecteur 6 pour son évacuation. Les collecteurs 5 et 6 de chacune des rangées de tubes de refroidissement 2 sont disposés l'un au-dessous de l'autre. Du côté arrière du dispositif de refroidissement, on a prévu une couche calorifuge 7 gui protège la chemise 8 contre la surchauffe fe. Le dispositif fonctionne de la manière suivante. Le fluide de refroidissement est amené par les tubes d'amenée 3 dans les collecteurs correspondants 5 de chaque bloc 1 et ensuite dans les tubes de refroidissement 2. Le fait que dans chaque bloc 1 une rangée de tubes de refroidissement 2 est logée entre les tubes de refroidis sement 2 de l'autre rangée et'que ces tubes sont en contact intime l'un de l'autre, permet de supprimer le risque de pénétration des gaz entre ceux-ci et donc d'augmenter la résistance de la paroi du four. Pendant que le fluide de refroidissement circule par les tubes de refroidissement 2, il évacue la chaleur de la paroi du four et, ensuite, passe par les collecteurs d'é- vacuation 6 et les tubes correspondants 4 en évacuant la chaleur en dehors de la paroi du four. Les tubes de refroidissement 2 peuvent être réalisés tant pour un système de refroidissement par écoulement des parois d'un four que sous forme des tubes d'amenée de chaleur. Dans ce cas, les tubes de refroidissement 2 sont bouchés par soudage du cAté de l'amenée du fluide de refroidissement et des échangeurs de chaleur sont montés du coté de l'évacuation en dehors de la chemise 8 de la paroi du four. En outre, les tubes de refroidissement 2 peuvent être disposés parallèlement à la chemise 8 et à sa génératrice ou sous un angle par rapport à sa génératrice. Les collecteurs d'amenée 5 et les collecteurs d'évacuation 6 de chaque bloc 1 peuvent être divisés en deux parties ce qui permet rassurer une parfaite souplesse du dispositif au cours de son utilisation. REVENDICATION Dispositif de refroidissement des parois d'un four comportant des blocs (1), dont chacun comprend des tubes de refroidissement (2) disposés en deux rangées pourvus, dans chaque rangée, d'un tube d'amenée (4) et d'un tube d'évacuation (5) d'un fluide de refroidissement caractérisé en ce que dans chaque bloc (1) les tubes de refroidissement (2) d'une rangée sont logés entre les tubes de refroidissement (2) de l'autre rangée tandis que les tubes d'amenée (3) et les tubes d'évacuation (4) du fluide de refroidissement sont raccordés à des collecteurs correspondants(5,6) disposés l'un au-dessous de l'autre.