Brevet FR2533306A1 — publié le 19840323

La présente invention se rapporte au matériel de refroidissement de l'industrie métallurgique et, plus précisément, elle concerne une plaque de refroidissement pour fours métallurgiques. On emploie, dans les fours industriels verticaux, par exemple, dans les hauts fourneaux, des plaques de refroidissement du type comportant une plaque métallique proprement dit et, incorporé dans celle-ci, un canal prévu pour un agent réfrigérant. Ces plaques de refroidissement peuvent présenter une surface régulière ou bien avoir des saillies qui, refroidies par les canaux intérieurs sont destinées à soutenir le revêtement réfractaire du four. Du fait que les plaques de refroidissement employées dans un meme four, qu'elles présententdes saillies de soutien ou non, ne diffèrent presque pas du point de vue de leur construction, la plaque de refroidissement, objet de la présente invention, figurera par la suite sous la dénomination "plaque de refroidissement du type mentionné". Des plaques de refroidissement du type mentionné (voir, par exemple, le livre "Okhlazhdenie domennykh pechei' par S.M. Andoniev et al, M., Metallurgia, 1972, p.216-220) sont normalement fabriquées en plongeant des tuyaux refrodisseurs en acier dans de la fonte formant par la suite le corps de plaque. Ces plaques, obtenues par moulage, peuvent avoir une surface régulière ou bien présenter des saillies de soutien. Pour refroidir lesdites saillies, on utilise les tuyaux de la plaque, lesquels tuyaux sont courbés, à cet effet, de sorte qu'ils passent par le corps des saillies, ou bien on a recours à des tuyaux refroidisseurs spéciaux. Les plaques refroidissement du type mentionné présentent par endroits, entre les tuyaux refroidisseurs et là où ceux-ci sont courbés, des zones caractérisées par un champ de température non uniforme et par une évacuation de la chaleur peu importante ou faible. Le champ de température non uniforme conduit à l'apparition de tensions thermiques dans la plaque et dans les tuyaux. Les tensions thermiques résultent aussi du fait que la fonte et l'acier présentent des coefficients de dilatation différents. D'autre part, dans la zone des tronçons de sortie des tuyaux, on est en présenco de contraintes résiduelles apparues pendant la plongée des tuyaux dans la fonte. Lors de la fabrication des plaques de refroidissement, une carburation des tuyaux en acier peut se produire, d'où une perte, par ceux-ci, de leur élasticité malgré l'application de différents revêtements protecteurs. Toute cela conduit à la réduction de la tenue en service des plaques de refroidissement. Lors- de l'exploitationdes plaques de refroidissement du type connu, on est très géné pour détecter et débrancher les tuyaux de refroidissement troués, et surtout, lorsqu'il s'agit des tuyaux incorporés dans les saillies de soutien, qui, d'ailleurs, sont les plus vulnérables. On se propose donc pour tâche de mettre au point une plaque de refroidissement du type mentionné, grâce à laquelle on obtiendrait un refroidissement plus intense et plus uniforme de cette plaque grace à une surface de contact plus importante entre le canal et la plaque, suivant le front de chaleur. Le-problème posé est résolu à l'aide d'une plaque de refroidissement du type mentionné, caractérisée, selon l'invention, en ce que le canal pour le réfrigérant se présente sous forme d'un profilé en U orienté suivant la hauteur de la plaque et fermé, du côté face arrière et du côté face terminale,par des couvercles, lequel profilé est plongé dans le métal de la plaque de sorte que le couvercle arrière soit libre de métal de la plaque, ce couvercle arrière étant traversé par des tubes d'amenée et d'évacuation du réfrigérant à partir dudit canal. Réalisée de cette façon, la plaque de refroidissement permet un refroidissement plus uniforme et plus fiable grâce à l'absence de coins non refroidis. Du fait que le canal pour le réfrigérant se présente sous forme d'un profilé en U et, par conséquent, peut embrasser une surface plus importante de la plaque, le problème des espaces entre les tuyaux ntexiste plus. Le fait de ménager des tubes d'amenée et d'évacuation du réfrigérant dans le couvercle arrière, qui n'est pas au contact du métal de la plaque, permet d'éliminer le problème relatif aux contraintes résiduelles, dans la plaque et les tuyaux, dues normalement à l'étranglement des tronçons dejsortie des tuyaux et aux coefficients d'allongement différents, par exemple, de la fonte et de l'acier, si l'on a recours à ces métaux, D'autre part, la masse plus importante des profilés en U, par rapport aux tuyaux refro-idisseurs utilisés dans les plaques de refroidissement connues, permet une solidification plus rapide de la fonte, lors de la fabrication des plaques. Il en résulte une plus faible carburation des canaux pour le réfrigérant. On préfère un mode de réalisation où, dans le canal pour le réfrigérant, est introduit un tuyau refroidisseur de la saillie, formant un circuit fermé de circulation du réfrigérant. Cette conception permet d'éliminer les travaux pénibles nécessaires pour la -détection et le débranchement des tuyaux refroidis,seurs-troués, du fait que ceux-ci ne communiquent pas directement avec la source extérieure d'alimentation en- réfrigérant, par exemple, en eau Ainsi, on évite toute chute non contrôlée de l'eau dans le four. Pour des raisons de fiabilité, il est rationnel de ménager le canal pour le réfrigérant sur toute la hauteur de la plaque. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques,détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une plaque de refroidissement selon l'invention, vue de la face arrière, une partie du canal étant arrachée pour mieux illustrer l'intérieur de celui-ci - la figure 2 est une vue selon la ligne 2-2 de la figure I - la figure 3 est une vue selon la ligne 3-3 de la figure 1 - la figure 4 représente une plaque de refroidissement selon l'invention avec une saillie de soutien, vue de la face arrière, une partie du canal pour le réfrigérant étant arrachée pour mieux illustrer l'intérieur de celui-ci - la figure 5 est une vue selon la ligne 5-5 de la figure 4 ; et - la figure 6 est une vue selon la ligne 6-6 de la figure 4. Comme représenté sur la figure 1, une plaque de refroidissement selon l'invention, est une plaque 1 en fonte (d'autres matériaux sont également utilisables, par exemple, placier ou les alliages de cuivre) dans laquelle sont plongés, en l'occurence, deux profilés 2 en U. Séparés l'un de l'autre, ces profilés 2 sont-plongés, chacun, à la profondeur du profilé, c'est-à-dire d'une manière telle que la paroi du profilé soit sensiblement parallèle au front de chaleur et ses ailes ne dépassent pas la face arrière de la plaque, ce qui ressort mieux des figures 2 et'3. Les profilés 2 en U sont fermés par des couvercles arrière 3 de manière à former, avec ceux-ci,des canaux pour le réfrigérant. Dans le mode de réalisation considéré, chaque couvercle 3 est fait d'une tôle d'acier soudée aux ailes du profilé. Il est préférable de réaliser les canaux pour le réfrigérant sur toute la hauteur de la plaque, c'est-à-dire d'utiliser des profilés en U présentant une longueur égale à la longueur de la plaque 1 (direction verticale sur les figures 1 et 2). Dans les parties supérieure et inférieure ou bien sur les bouts des profilés 2 sont montés des couvercles de bout 4 (ces couvercles sont montés de manière décri-te pour les couvercles 3), formant des cavités de refroidissement fermées. Dans les extrémités des couvercles arrière 3, au voisinage des couvercles de bout 4, sont ménagés des tubes 5 d'amenée et d'évacuation du réfrigérant. Pour obtenir la vitesse d'écoulement nécessaire du réfrigérant, on peut ménager, dans les cavites de refroidissement des profilés 2, des cloisons horizontales 6 (figure 1-3) s'étendant, chacune, à partir d'une des ailes du profilé sans toucher l'aile opposée. Il en résulte un courant zigzaguant du réfrigérant. Pour garantir l'-obtention d'un canal pour le réfrigérant en zigzag, il est rationnel de pratiquer, dans la tôle formant le couvercle arrière 3, là où doivent être prévues les cloisons 6, des encoches ou des fentes (non représentées dans les dessins). Quand on prévoit des fentes, les cloisons 6 peuvent dépassser la surface extérieure du couvercle arrière 3 pour y être soudées de l'extérieur. Selon un autre mode de'réalisation, dans le canal pour le réfrigérant, formé par les profilés 2, est introduit un tuyau refroidisseur 7 d'une saillie 8. Le tuyau 7 est fermé et est remploi partiellement du réfrigérant. Le taux de remplissage du tuyau 7 dépend des caractéristiques thermiques du réfrigérant lui-même aussi bien que des conditions du processus technologique et de ce fait n'est pas indiqué concrétement. Comme il 'ressort de la figure 5, un tronçon du tuyau 7 s-e trouve dans le corps de la saillie de soutien 8, tandis qu'un autre (notamment, celui de condensation ) est disposé dans a cavité des profilés 2 en formant un circuit fermé de circulation du réfrigérant. Le tronçon de condensation du tuyau 7 ne peut être introduit que dans la cavité d'un des profilés 2, l'importantce de la cavité le permettant d'ailleurs.Cependant, le mode de réalisation représenté surales figures 4 et 5 assure le refroidissement de la saillie 8 même au cas où l'amenée de l'eau dans une des cavités est coupée-pour une raison quelconque. D'autre part, la saillie de soutien peut être munie de deux tuyaux 7 dont les tronçons refroidis ou de condensation peuvent être disposés séparément, dans des cavités de refroidissement différentes. La plaque de refroidissement selon l'invention est -munie d'un étrier d'assemblage 9 et présente des trous 10 pour des boulons d'assemblage. Telle que décrite et représentée dans les dessins annexés, la plaque de refroidissement selon l'invention présente les avantages suivants - caractère uniforme et fiabilité parfaite du refroidissement de la plaque grace à la surface du canal pour le réfrigérant - contraintes réduites dans la plaque et les canaux du fait que les tubes et les couvercles arrière ne sont pas plongés dans le corps de la plaque - carburation réduite des parois des canaux pour le réfrigérant gracie à la solidification plus rapide du métal de la plaque, due à la masse plus importante des profilés en U, lors de la fabrication des plaques de refroidissement - élimination des travaux pénibles de détection et de débranchement des tuyaux troués refroidissant la saillie de soutien, du fait que ces tuyaux ne communiquent pas avec la source extérieure d'alimentation en eau - protection parfaite contre les chutes d'eau incon tôlées dans l'espace opératoire du four au cas où les tuyaux de 'a saillie de soutien sonttroués. R E V E N D I C A T I O N S 1. Plaque de refroidissement pour fours métallurgiques, du type comprenant une plaque métallique proprement dit et, incorporé dans celle-ci, un canal prévu pour un agent réfrigérant, caractérisée en ce que le canal pour le réfrigérant se présente sous forme d'un profilé en U (2) orienté suivant la hauteur de la plaque (1) et fermé, du côté face arrière et du côté face terminale, par des couvercles (3 et 4), lequel profilé est plongé dans le métal de la plaque (i) de sorte que le couvercle arrière (3) soit libre de métal de la plaque (1), dans ce couvercle arrière (3) étant ménagés des tubes (5) servant à amener du réfrigérant dans le canal et à l'évacuer de celui-ci. 2. Plaque de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans le canal pour le réfrigérant est introduit un tuyau (7) refroidisseur de la saillie (8), formant un circuit fermé de circulation du réfrigérant. 3. Plaque de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le canal pour le réfrigérant s'étend sur toute la hauteur de la plaque (1).