Brevet FR2534359A1 — publié le 19840413

Elément composite constitutif de la partie supérieure d'un four. La présente invention concerne la réalisation d'élue ments composites non armés constitutifs de la partie supérieure d'un four qui sont suspendus à des pièces de retenue céramiques et servent au garnissage dè fours industriels chauffés par des combustibles, de préférence des fours dans lesquels du béton réfractaire rendu artificiellement poreux (BRAP) est utilisé comme matériau constitutif. Dans le domaine de la construction de fours industriels est connu le. procédé de 1'récupération internez lors que dans des fours industriels de portées relativement réduites des éléments pr- > fabriqués artificiellement poreux formant voûte sont utilisés pour ce procédé, pour des portées plus importantes il n'a Jusqu'à présent pas été apporté de solution technique acceptable au problème de garnissage-en béton réfractaire artificiellement poreux puisque des éléments préfabriqués autoportants non armés ne peuvent etre utilisés que de façon limitée en ce qui concerne leurs dimensions lorsqu'ils sont appelés à subir des contraintes thermiques de toutes parts. Dans le cas de garnissages utilisés Jusqu' présent pour des fours industriels comportant en raison du guidage des gaz brûlés ou d'autres fluides gazeux une double voûte avec un espace intermédiaire chaque partie de la vo-ute de- vait à elle seule etre statiquement stable. Dans ces conditions un mode de construction lourd est inévitable. Le montage est coûteux puisque chaque partie de la double voûte doit être posée individuellement. Il est en, outre connu que des types existants de plafonds plans, tant autoportants que suspendus, sont limités dans leur température d'utilisation et que dans bien des variantes de ceux-ci du béton armé réfractaire est utiliséS Des structures faites d'éléments non arr-és de grand format pour plafonds ne conviennent que pour le garnissage de por tées peu importantes. Différents types de plafonds creux, par exemple du type proposé dans la Demande de brevet allemand publiée nO 2 730 493, ne se présentent pas souks forme d'élément indépendant et ne sont pas non plus appropriés au garnissage mentionné car le montage de nombreuses pièces d'ancrage les unes à la suite des autres ne permet pas d'obtenir sur toute l'é- tendue de la voûte l'espace intermédiaire ininterrompu nécessaire pour diriger les gaz.De plus, la réalisation de la pièce d'ancrage sous forme d'âme e n'autorise que l'utilisation d'éléments formant membrure d'un poids réduit et de faibles dimensions. Etant donné que dans ce mode de construction une pièce d'ancrage a pour rôle de porter chaque fois deux pièces voisines (éléments formant membrure), il existe dans le cas de portées importantes un risque de déviation des pièces d'an crage. Les différentes manières dont la partie supérieure de fours est construite jusqu'à présent ne conviennent pas pour un mode de construction composite dans des conditions de contraintes thermiques subies de toutes parts et pour le garnissage notamment de portées importantes. La présente invention a pour objet de créer -un élément composite non armé constitutif de la partie supérieure de fours en prévoyant des pièces de retenue céramiques, cet élément étant conçu de façon à pouvoir servir au garnissage de fours industriels présentant les portées et températures d'utilisation les plus variées et étant réalisé de préférence en utilisant du béton réfractaire rendu artificiellement poreux. Des conditions rationnelles de fabrication, de montage et de réparation des éléments sont en même temps assurées. En cas d'utilisation de béton réfractaire artificiellement poreux on obtient une amélioration des caractéristiques énergétiques du fonctionnement des fours. Il s'agit donc notamment de permettre ainsi l'utilisation de béton réfractaire artificiellement poreux pour des fours industriels présentant des portées importantes. L'invention a pour objet de réaliser des éléments de plafonds suspendus en tant qutéléments composites préfabri qués, comportant de préférence du béton réfractaire artificiellement poreux, de façon à permettre à deux segments préfabriqués par exemple plans et parallèles , séparés par un espace intermédiaire (canal collecteur de gaz), d'être reliés entre eux par des pièces de retenue -céramiques. Entre l'organe de liaison céramique (piece de retenue) et les éléments individuels ou segments formant plafond il existe des degrés de liberté appropriés qui permettent de compenser des tensions se produisant inévitablement par suite de propriétés différentes des matières constitutives et de variations de température et d'éviter une destruction prématurée. La construction doit être telle que pour des températures de four habituelles une liaison étanche aux gazsoit assurée entre la pièce de retenue et ltélément ainsi qu'entre plusieurs éléments. En outreS pour des raisons de prévention d'accidents du travail il faut assurer qu'en cas de rupture d'une pièce de retenue la destruction de -la pièce soit visible mais que celle-ci reste en place et puiB -être remplacée sans problème. Ce but est atteint selon la présente invention par le fait que deux éléments individuels ou segments de plafond statiquement stables composés de matériaux réfractaires, un élément étant de préférence réalisé en béton réfractaire artificiellement poreux, sont maintenus à une distance bien définie l'un de l'autre par plusieurs pièces de retenue céramiques montées en certains endroits répartis sur une aire et déterminées en fonction d'exigence3 statiques. Les pièces de retenue comportent un pied destiné à recevoir le segment préfabriqué réfractaire situé du côté de la chambre de combustion du four et, à une certaine distance du pied, un épaulement pour la mise en place du segment ré- fractaire supérieur du plafond. A cet égard le pied et la partie recevant l'élément de plafond situé du côté de la chambre de combustion sont réalisés de façon que, le pied de la pièce de retenue ayant été introduit dans 11 évidement prévu à cet effet dans le segment préfabriqué réfractaire inférieur et la pièce de retenue ayant été tournée de 900 autour de son axe longitudinal, cette dernière se trouve placée en liaison de forme dans l'évidement, tout en restant mobile dans l'ensemble de l'élément composite. Entre l'élément formant plafond et les pièces de retenue il n'existe aucune liaison dynamique offrant ainsi des degrés de liberté qui font que les efforts de compression, de traction et de flexion restent sans influence négative. l'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux figures an vexées sur lesquelles la figure 1 représente l'ensemble de ltélément composite en coupe les figures 2 et 2a sont des vues à plus grande échel- le, respectivement en élévation et en plan, de la pièce de retenue introduite dans le segment de plafond inférieur ; et les figures 3 et 3a sont des vues analogues à celles de la figure 2, la pièce de retenue ayant été tournée de 900 par rapport à la position de la figure 2. l'élément composite de la figure 1 présentant des dimensions en plan de 1000 x 1000 mm est constitué par un ség- ment préfabriqué 1 en BRAP de la qualité 1? 15-363 situé du côté du foyer et présentant une épaisseur de 125 mm, un espace intermédiaire 2 (canal collecteur de gaz brûlés) de 125 mm et un segment prafabriqué compact extérieur 3 de la qualité F 12-241 qui présente également une é > -aisseur de 125 mm. la partie terminale SuPérieure est formée par des couches de kaolin 4 et de laine minérale 5 pour éviter des pertes calorifiques. L'épaisseur totale de l'élément ne doit pas être supérieure à 500 mm. ux angles des éléments se trouvent à une distance de 250 mm du bord extérieur chaque fois des ouvertures superposées 6 de diamètres différents par lesquelles la pince de retenue 7 est introduite de façon que les segments se trouvent placés à la distance voulue les uns des autres. La pièce de retenue cylindrique en matière céramique présentant une longueur totale de 500 mm et comportant une garniture de suspension métallique 8 à sa partie terminale supérieure 9 de 50 mm de diamètre et un épaulement situé à une hauteur de 250 mm de façon à former une partie élargie 10 de 85 mm de diamètre, ledit épaulement servant en même temps de surface d'appui Il à un segment préfabriqué réfrac taire 3 présente à sa partie inférieure un pied 12 de 30 mm d'épaisseur (représenté en détail sur les figures 2 et 3) qui forme la surface d'appui 13 pour un segment préfabriqué réfractaire et artificiellement poreux 1 et dont les dimensions axiales sont de 120 et 160 mm, le pied 12 présentant dans la diréction de la dimension de 160 mm un rayon 14 de 80 mm et étant à ce niveau biseauté vers le bas avec une inclinaison de 300, comme représenté en 15. Ce pied de la pièce de retenue se trouve placé dans un évidement 16 plus grand de 5nm ménagé dans le segment préfabriqué réfractaire artificiellement poreux. Après avoir été introduit dans l'évidement prévu, le pied de la pièce de retenue est tourné de 900 autour de son axe longitudinal (comme représenté sur la figure 3) de façon à l'empêcher de tomber. A l'état suspendu le bord inférieur 17 du pied de la pièce de retenue se trouve 5 mm à l'intérieur du segment pré-fabriqué réfractaire artificiellement poreux. En cas de rupture de la pièce de retenue le pied descend et fait saillie de 5 à 10 rnm à l'extérieur du segment préfabriqué, comme représenté en 18. REVEiDIC IO\WS 1 - Elément composite constitutif de la partie supérieure d'un four et de préférence composé en partie de béton réfractaire artificiellement poreux, caractérisé en ce qu'au moins deux segments préfabriqués (1, 3) statiquement stables constitués par des matériaux réfractaires sont maintenus à une distance bien définie l'un de l'autre en étant reliés par des organes de liaison céramiques ou pièces de retenue (7) auxquels ils sont suspendus. 2 - Elément composite constitutif de la partie supérieure d'un four selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il n'existe pas de liaison dynamique entre les pièces de retenue céramiques (7) et les segments préfabriqués réfractaires (1, 3). 3 - Elément composite constitutif de la partie supérieure d'un four selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moyen de la pièce de retenue (7) au moins deux matériaux refractaires présentant des propriétés différentes, y compris des couches thermiquement isolantes (4, 5),sont superposés. 4 - Elément composite constitutif de la partie supérieure d'un four selon l'une quelconque des rev-endications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité est disposé au niveau des surfaces de liaison entre les éléments par-tiels. 5 - Elément composite constitutif de la partie supérieure d'un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pièce de retenue (7) est de forme cylindrique ou conique et présente dans la direction de suspension des parties (12, 10, Q) dont le diamètre va en diminuant successivement a des intervalles déterminés et qui forment les surfaces d'appui (13, 11) pour des segments préfabriqués réfractaires (1. 3). 6 - Elément composite constitutif de la partie supérieure d'un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la géométrie de la pièce de re tenue (7) est telle que dans les intervalles de température entrant en ligne de compte des états de tension conduisant à déformations et éventuellement à une destruction sont exclus. 7 - Elément composite constitutif de la partie supérieure d'un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les surfaces d'appui (13, 11) de la pièce de retenue (7) préselltent des rainures, entailles, gorges, chanfreins, etc. pour recevoir des joints d'étanchéité. 8 - Elément composite constitutif de"la partie supérieure d'un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le pied (12) de la pièce de retenue9 réalisé en tant que surface dgappui et présentant dans deux directions des dimensions axiales différentes, est dimensionné de telle manière qu'il s'engage dans un évidement ménagé dans le garnissage réfractaire et, après avoir été tourné de 900 autour de l'axe longitudinal, se trouve empeché > par suite du déplacement des aires d'appuis de tomber du garnissage et ques grâce au biseautage d'au moins une surface du pied (12) de la pièce de retenue (7) ainsi que de l'évidement correspondant (16) ménagé dans le garnissage réfractaire de façon à obtenir un intervalle approprié9 la pièce de retenue (7) descende visiblement en cas de rupture et puisse être remplacée avant la destruction éventuelle de l'ensemble de l'élément. 9 - Elément composite constitutif de la partie supérieure d'un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce de retenue est en une matière métallique.