Brevet FR2558173A1 — publié le 19850719

La présente invention concerne,notamment les cowpers de hauts-fourneaux,c'est à dire les appareils à inversion dans lesquels s'effectue le réchauffage de l'air envoyé aux tuyères des hauts-fourneaux. Un tel appareil comprend une paroi latérale constituée de plaques de tôle soudées,surmontée d'une coupole également en tôle soudée.L'enceinte formée par la paroi latérale et la coupole abrite une chambre de combustion et une chambre de ruchage. Les conditions qui règnent dans les cowpers et en particulier les conditions de température (cette dernière pouvant dépasser 1300 dans certaines zones) provoquent fréquemment des incidents au niveau de leurs parois métalliques.On constate en effet après quelques années de fonctionnement l'apparition de fissures,en particulier dans les zones du dôme et du puits de combustion.Ces fissures se développent à partir de la face interne de la paroi métallique,principalement à proximité des soudures,parallèlement ou transversalement à ces dernières.Elles sont dûes à l'action corrosive des nitrates produits par les oxydes d'azote formés à haute température,dans des zones où les contraintes de traction subies par l'enveloppe métallique sont importantes.Il s'agit donc d'un phénomène de corrosion fissuratte sous tension. De tels incidents peuvent prendre des proportions importantes et nécessiter le remplacement complet de ces apparels,ce qui d'une part,représente un coût extrêmement élevé et, d'autre part,entraîne une immobilisation pouvant avoir pour conséquence l'arrêt complet du haut-fourneau qu'ils desservent. Le but de cette invention est de proposer un agencement qui permette de remédier à cet inconvénient, soit en réalisant dès l'origine un cowper dont l'envelop- pe métallique présente une résistance accrue,soit en aménageant un appareil déjà existant pour augmenter sensiblement sa durée d'utilisation. A cet effet,l'invention a pour objet une enveloppe pour cowper ou appareil analogue,comprenant une paroi réalisée en tôle soudée,caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième paroi en tôle soudée extérieure et parallèle à la première,ces deux parois délimitant entre elles un espace rempli d'un matériau de remplissage à base d'aluminium ou d'alliage d'aluminium coulé dans ledit espace. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle enveloppe,caractérisé en ce qu'on double une paroi intérieure en tôle par une deuxième paroi extérieure en tôle,parallèle à la première,cette deuxième paroi délimitant avec la première paroi un espace dans lequel on coule un matériau de remplissage fondu, à base d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. Suivant d'autres caractéristiques : - le matériau de remplissage est un alliage choisi dans la famille de l'A-S13,contenant de 11,5 à 13,5% de silicium - on effectue avant la coulée un préchauffage des deux parois à une température comprise entre 350 et 550oc. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple, dont - la Fiv.1 est une vue en coupe d'un fragment de l'enveloppe métallique d'un cowper,modifiée selon l'invention ; - la Fig.2 est une vue analogue d'une variante. On voit sur la Fig.1 un fragment de l'enveloppe d'un cowper comprenant une première paroi métallique 1 réalisée en tôle soudée présentant par exemple une épaisseur comprise entre 15 et 25mm,portant sur sa face dirigée vers l'intérieur de l'appareil un garnissage en matériau réfractaire 2. Des tôles soudées 4 constituent une deuxième paroi métallique extérieure,doublant la paroi intérieure 1. Entre les deux parois parallèles 1,4 est délimité un espace 5 dont l'épaisseur peut être comprise entre quelques mm.et quelques cm ,et de préférence,entre 10 et 15mm.Les soudures de la deuxième paroi peuvent,le cas échéant,être réalisées avec utilisations de lattes support 3,ces dernières étant soit espacées de la première paroi,soit,pour faciliter la fabrication appuyées sur cette dernière. Dans l'espace existant entre les parois est introduit par coulée un matériau 6 de remplissage qui est de préférence de l'aluminium ou-un alliage d'aluminium.A cet effet,sont prévus dans la tôle extérieure 4 des trous de coulée 7 et des trous d'évent 8 qui sont,après coulée,obturés par des bouchons 9,10 Suivant un mode de mise en oeuvre,les faces en regard des parois 1 et 4 sont préalablement revêtues d'un matériau facilitant la coulée de l'aluminium,par exemple d'un matériau de poteyage classique.Puis on procède à un préchauffage de ces deux parois,à une température qui peut être comprise entre 300 et 5500C.Ce préchauffage est fait par tout moyen convenable,par exemple au moyen de résistances appliquées sur la paroi extérieure 4. Puis on effectue la coulée du matériau de remplissage.Cette coulée peut être effectuée par gravité,comme dans l'exemple représenté au dessin au moyen des orifices 7,les trous d'évent 8 permettant l'évacuation de l'air et des gaz dégagés pendant la coulée. Cette coulée peut également être: effectuée en source ou par tout autre procédé convenable. ne préférence,on utilisera comme matériau de remplissage un alliage d'aluminium choisi par exemple dans la famille de l'A-S13 (Alpax) contenant de 11,5 à 13,5% de silicium,dont la température de fusion est de l'ordre de 5750C,la conductivité thermique à 200C égale 1,46W.cm 1 0C-1 et la densité à peu près égale à 2,7.Un tel alliage a une composition sensiblement eutectique.On peut également utiliser des alliages d'une famille dérivée de l'A-S13 et à composition hypo-ou hypereutectique,par exemple des alliages contenant du cuivre ou des alliages aluminium-siliciumcuivre pour coulée sous pression. Cette coulée étant effectuée on rebouche les orifices 7 et 8 au moyen des bouchons 9 et 10 qui peuvent être soudés. Suivant un autre mode de mise en oeuvre on fabrique des éléments d'enveloppe constitués par une tôle interne 11 et une tôle externe 12 dont l'écartement est délimité par des entretoises 13 et entre lesquelles est coulé un alliage d'aluminium 14 (Fig.2). Après assemblage entre elles de ces parois au moyen de soudures 15 et 15a,l'espace 16 délimité par les deux pa a rois au droit des soudures 15 et 15a est rempli d'aluminium ou d'alliage d'aluminium coulé à travers des orifices,qui, comme dans le cas de la mise en oeuvre précédemment décrite, sont obturés au moyen de bouchons qui peuvent être soudés. L'enveloppe de cowper ou appareil analogue décrite ci-dessus peut être réalisée soit dès l'origine de la construction de l'appareil,soit à l'occasion d'une réparation. Les avantages de cet agencement sont les suivants - le matériau de remplissage à base d'aluminium offre une excellente résistance aux nitrates,de sorte que même si la paroi intérieure du blindage se fissure,la substance agressive ne peut atteindre la paroi extérieure - ce matériau se coule à une température relativement basse (inférieure à 6000C) et le chauffage préalable des tôles peut constituer un recuit,favorable à l'élimination des contraintes internes - ce matériau est un bon conducteur de la chaleur ce qui permet d'éviter l'établissement d'un gradient de temFérature trop important entre les deux parois intérieure et extérieure - ce matériau de garnissage a une faible densité ce qui permet de limiter les efforts exercés sur les parois - de plus,il est compact ce qui empêche la mise en pression de l'intervalle entre les parois par les gaz contenus susceptibles de passer à travers les fissures de la paroi intérieure. - REVENDICATIONS 1 - Enveloppe pour cowper ou appareil analogue comprenant une paroi (1 ; 11) réalisée en tôle soudée,caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième paroi en tôle soudée (4 ; 12) extérieure et parallèle à la première,ces deux parois 2 - Enveloppe suivant la revendication 1,caractérisée en ce que le matériau de remplissage est un alliage choisi dans laf?mi:lle de l'A-S13,contenant de 11,5 à 13,5% de silicium. 3 - Enveloppe suivant la revendication 1 ,caractérisée en ce que la paroi extérieure (4 ; 12) comporte de place en place des trous de coulée (7) et d'évent (8),obturés après remplissage par des bouchons (9,10). 4 - Procédé de fabrication d'une enveloppe suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2,caractérisé en ce qu'on double une paroi in:terieure 1 ; 11) en tôle par une deuxième paroi extérieure en tôle (4 ; 12) parallèle à la première,cette deuxième paroi délimitant avec la première paroi un espace (5 ; 16) et l'on coule dans ledit espace un matériau de remplissage fondu (6 ; 14) à base d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. 5 - Procédé suivant la revendication 4,caractérisé en ce qu'on effectue avant la coulée un préchauffage des deux parois (1,4) à une température comprise entre 350 et 5500C. 6 - Cowper ou appareil analogue,caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3.