Brevet FR2526810A1 — publié le 19831118

- Appareil cowper muni d'une double enveloppe creuse pour hauts- fourneaux L'invention se rapporte à un appareil cowper, en particulier pour hauts-fourneaux, comportant un garnissage réfractaire et une enveloppe de tôle formée par des viro- les mutuellement soudées et réalisée au moins en partie sous la forme d'une double enveloppe creuse. Comme on le sait, les appareils cowper modernes qui fonctionnent à des températures relativement élevées allant jusqu'à 16000 C au niveau de la coupole et dont les pres- sions de vent chaud peuvent atteindre 4 bars sont confron- tés aux problèmes de la corrosier fissurante intercristal- line Dans de nombreux cas, l'enveloppe de tôle entourant le garnissage réfractaire est prématurément endommagée si bien que pour des raisons de sécurité on est obligé de ré- duire la température de fonctionnement au niveau de la cou- pole et de diminuer ainsi la rentabilité de l'installation si l'on veut freiner le processus de dégradation ou retar- der la mise hors service de l'appareil cowper En règle générale, on considère la formation de nitrates comme un facteur qui, sous efforts de traction favorise la corrosion fissurante intercristalline et peut entraîner l'apparition de criques sur la surface du métal. En plus, de nombreux autres documents, la demande de brevet allemand 27 42 109 traite aussi de la question de la corrosion fissurante qu'elle essaie de combattre, selon les modes de réalisation qui y sont indiqués, par une enveloppe de protection qui est soudée à la paroi in- terne de l'enveloppe de façon à pouvoir se déformer élas- tiquement sous l'effet des contraintes thermiques et méca- niques Cette enveloppe de protection est de préférence réalisée en acier spécial fortement allié Du fait de la disposition interne de l'enveloppe de protection par rap- port à l'enveloppe usuelle, ce mode de réalisation est sur- tout envisagé pour les nouveaux appareils cowper et ne peut être appliqué qu'à un coût élevé aux anciens appareils -2- cowper à réparer. En utilisant le système de la double enveloppe, la présente invention a par conséquent pour objet de réaliser par des moyens simples une protection efficace contre la corrosion fissurante, cette protection devant aussi pou- voir être facilement adaptée aux appareils cowper déjà existants. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que l'appareil cowper est réalisé en tout ou partie avec une double enveloppe qui est formée en appliquant, avec intercalation de pièces d'espacement de 15 à 40 mm d'épaisseur, une seconde enveloppe de tile extérieure sur l'enveloppe de tôle entourant le garnissage réfractaire et en remplissant la fente comprise entre les deux enveloppes d'une matière sèche à base de Si C et de graphite ayant une granulométrie pouvant aller jusqu'à 8 mm et au moins une conductivité thermique de 1,5 à 2,5 W/m K) De cette façon on peut, par des moyens simples, protéger préventivement ou rénover après coup les enveloppes de tôle menacées de corrosion fissurante intercristallines ou des parties expo- sées de celles-ci La double enveloppe remplie de matière sèche peut être réalisée sans difficultés en liaison avec l'enveloppe de tôle usuelle On obtient ainsi une struc- ture cohérente et quasiment exempte de tension thermique, en particulier en raison de la conductivité thermique re- lativement grande de la matière sèche qui est comprimée à au moins 1,7 kg/dm 3 et assure une répartition régulière de la température au niveau de la double enveloppe. La matière sèche remplissant la double enveloppe se compose avantageusement de 80 % en poids de Si C et de gra- phite, 5 % en poids de Mg O et 15 % en poids de Ba SOV Cet- te composition s'est révélée particulièrement efficace. Bien que la matière sèche protège la nouvelle enve- loppe contre les agents corrosifs, il est avantageux, en vue d'obtenir une protection spéciale de la surface inter- ne de l'enveloppe de tôle extérieure, d'appliquer sur cel- -3- le-ci une couche de peinture résistante aux acides à base de résine époxy et de recouvrir les cordons de soudure d'une masse de scellement résistante aux acides, prévue entre les wdeux enveloppes et réalisée en résine époxy avec addition de quartz La masse de scellement se compose de préférence de 11 % de résine époxy, 13 % de goudron spé- cial avec durcisseur et 76 % de quartz Les fractions gra- nulométriques au quartz de O à 1 mm représentent 38 % en poids et, audessus de 1 mm et sous forme de grains ronds, également 38 % en poids Un mode de réalisation particu- lièrement avantageux de la double enveloppe consiste à disposer les pièces d'espacement prévues entre les deux enveloppes de part et d'autre des cordons de soudure ver- ticaux de l'enveloppe extérieure et à remplir de masse de scellement l'intervalle compris entre lesdites pièces d'espacement Cela a pour effet de faciliter considérable- ment le remplissage de masses de scellement de différents types Les pièces d'espacement elles-mêmes peuvent être constituées par des fers en U dont le profil est rempli de masse de scellement. Dans de nombreux cas, la double enveloppe comporte plusieurs viroles placées les unes au-dessus des autres, si bien que pour améliorer encore la construction, il est recommandé de munir la virole supérieure de dispositif d'aération et de tubulures de remplissage obturables per- mettant de remplir la virole exclusivement de masse de scellement Ce mode de réalisation s'est révélé particu- lièrement résistant et économique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur le- quel: Za figure 1 représente schématiquement une partie du profil d'une enveloppe de tôle d'un appareil cowper comportant une zone à double enveloppe la figure 2 représente à une échelle agrandie, -4 - mais avec longueur réduite, le détail A désigné par une li- gne en traits mixtes sur la figure 1; la figure 3 représente une coupe transversale partielle de la double enveloppe au niveau d'un cordon de soudure verticale de l'enveloppe extérieure. Sur le dessin, la référence 1 désigne l'enveloppe de tôle qui entoure la chambre de récupération 2, la cham- bre de combustion 3 et la coupole 4, raccordant les deux chambres, d'un appareil cowper à chambre de combustion ex- terne Le garnissage réfractaire entouré par l'enveloppe en tôle 1 n'est pas représenté par souci de clarté L'en- veloppe de tôle 1 qui, comme on le sait, est formée de vi- roles, comporte une seconde enveloppe extérieure 5 au ni- veau de la chambre de combustion 3 dans laquelle la flam- me brûle pendant la phase de chauffage de l'empilage logé dans la chambre de récupération 2, si bien qu'il en résul- te une double enveloppe 1, 5 avec fente intermédiaire 6. L'enveloppe extérieure 5, de même que l'enveloppe 1, est formée de viroles superposées 5 a à 5 e qui sont respective- ment constituées par deux sections semi-annulaires 7 et 8 (figure 3) Tous les joints sont raccordés par des cordons de soudure 9 et 10 avec barrettes de soudure 11 et les pièces d'espacement 12 à profil en U, qui déterminent la fente intermédiaire 6 et dont le profil est rempli d'une masse de scellement élastique 13, sont fixées sur l'enve- loppe 1 parallèlement aux grands côtés des cordons de sou- dure verticaux 9. A son extrémité inférieure, l'enveloppe extérieure prend appui au moyen d'un cordon de soudure horizontal 25 sur un anneau de base 14 qui est luimême soudé sur l'enveloppe intérieure 1 et sur une console annulaire 15 de cette dernière Un anneau d'extrémité correspondant 16, également soudé sur une console annulaire 17 et sur l'en- veloppe 1, maintient l'extrémité supérieure de l'envelop- pe extérieure 5 au moyen d'un autre cordon de soudure ho- rizontal 18 A cet endroit se trouvent les tubulures de -5- remplissage 20 obturables au moyen de brides 19 ainsi que des dispositifs d'aération 21 qui sont prévus au point le plus élevé de la fente 6 point au-dessus duquel se situent les extrémités des ouvertures de remplissage des tubulures 20 Les tubulures 20 et les dispositifs d'aération 21 sont régulièrement répartis sur la périphérie de l'enveloppe 5. La fente 6 entre les enveloppes 1 et 5 renferme deux sortes de matières de remplissage 22 et 23, à savoir une masse de scellement coulable, durcissant chimiquement et résistante aux acides et une matière sèche et fluide, la masse de scellement résistante aux acides 22 étant pré- vue le long des cordons de soudure 9 et 10 tandis que la matière sèche 23 remplit les espaces intermédiaires. Le remplissage des matières 22 et 23 s'effectue vi- role par virole en ce sens qu'après la mise en place de la première virole 5 a, on dépose tout d'abord une couche de fond 24 en matière coulable 22, l'espace des cordons de soudure entre les pièces d'espacement 12 restant libre. Après durcissement de la masse, en utilisant des vibrateur. on recouvre la couche de fond 24 de matière sèche 23 jus- qu'à ce qu'èlle arrive à environ 150 mm en dessous de arê- te supérieure de la virole 5 a, puis on remplit de masse de scellement 22 les espaces des cordons de soudure-verticaux entre les pièces d'espacement 12 et ce jusqu'à la hauteur de la virole. On commence ensuite le montage de la deuxième viro- le 5 b et on verse la masse de scellement 22 jusqu'à envi- ron 150 mm au-dessus du cordon de soudure horizontal 10 qui relie les viroles 5 a et 5 b Dès que la masse de scel- lement 22 est prise, on continue comme précédemment La dernière virole 5 e qui est montée sans pièce d'espacement 12 est exclusivement remplie de masse de scellement 22 dont le remplissage par les tubulures 20 se termine lors- que la matière sort par les dispositifs d'aération 21. La masse de scellement 22 et la matière 13 des piè- ces d'espacement 12 sont avantageusement identiques. f 6 - REVENDICA'LIONS 1. Appareil cowper, en particulier pour hauts- fourneaux, comportant un garnissage réfractaire et une en- veloppe de tôle formée par des viroles mutuellement sou- dées et réalisée au moins en partie sous la forme d'une double enveloppe creuse, caractérisé par le fait que la double enveloppe est formée en appliquant, avec intercala- tion de pièces d'espacement ( 12) de 15 à 40 mm d'épaisseur, une seconde enveloppe de tôle extérieure ( 5) sur l'enve- loppe de tôle ( 1) entourant le garnissage réfractaire et en remplissant la fente loppes ( 1, 5) d'une matière sèche fluide ( 23) à base de Si C et de graphite ayant une granulométrie pouvant aller jusqu'à 8 mm et une conductivité thermique d'au moins 1,5 W/m K. 2. Matière sèche selon la revendication 1, carac- térisée par le fait que le Si C et le graphite représentent % en poids et que l'on prévoit 5 % en poids de Mg O et % en poids de Ba SO 4. 3 Appareil cowper selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que la surface interne de l'enveloppe extérieure ( 5) est enduite d'une couche de peinture résis- tante aux acides à base de résine époxy et que les cordons de soudure ( 9, 10) comportant des barrettes de soudure ( 11) sur leur face interne sont recouverts d'une masse de scellement résistante aux acides et à base de résine époxy avec addition de quartz qui est prévue dans la fente ( 6) comprise entre les deux enveloppes. 4. Masse de scellement selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle contient 11 % de résine époxy, 13 % de goudron spécial avec durcisseur et 76 % de quartz et que les fractions granulométriques du quartz de O à 1 mm représentent 38 % en poids et au-dessus de 1 mm et sous forme de grains ronds, également 38 % en poids. 5 Appareil cowper selon les revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que les pièces d'espacement ( 12) 7 - prévues dans la fente formée entre les deux enveloppes sont disposées de part et d'autre des cordons de soudure verticaux de l'enveloppe extérieure et que l'intervalle compris entre ces deux pièces d'espacement est rempli de masse de scellement ( 22). 6. Appareil cowper selon la revendication 5, ca- ractérisé par le fait que les pièces d'espacement ( 12) sont constituées par des fers en U et que leur profil est rem- pli de masse de scellement ( 13). 7 Appareil cowper selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé par le fait que la virole supérieure ( 5 e) comporte des dispositifs d'aération ( 21), des tubulures de remplissage obturable ( 20) et un remplissage uniquement constitué de masse de scellement ( 22).