Brevet FR2691791A1 — publié le 19931203

- La présente invention est relative à un mode de réalisation de pièces faisant partie d'installations sidérurgiques et notamment pour des fours métallurgiques ou céramiques. Ces pièces constituent plus précisément le garnissage de longerons mobiles devant servir au déplacement des produits sidérurgiques Dans un four traditionnel métallurgique, les produits bruts sous forme de brames ou de billettes doivent subir un échauffement progressif, avant leur transformation et leur passage dans des trains de laminoir à chaud, en produits élaborés10 tels que tôles, fils, étirés Dans le cas d'un four pour céramique, ces garnissages assurent un temps de séjour suffisant donc une cuisson optimale des pièces diverses de céramique. Actuellement, le transfert dans les différentes zones d'un four est assuré par le déplacement de poutres mobiles que l'on nomme longerons La cinétique du déplacement s'assimile à un mouvement de va et vient connu sous le terme de "pas de pélerin". Ces poutres doivent non seulement supporter les masses importantes et l'inertie résultante du mouvement, mais surtout posséder une excellente tenue à l'abrasion thermique compte tenu des hauts20 niveaux de température atteints, compris entre 1200 e C et 1350 a C, des temps de séjour importants dans une atmosphère souvent oxydante. Toutes ces contraintes thermo-mécaniques imposent aux utilisateurs de ces fours une réfection périodique du garnissage constituant les longerons Les garnissages connus sont généralement constitués d'un seul bloc de béton réfractaire coulé ou rapporté in situ au sein de la structure du longeron. Ces bétons ne possèdent pas de caractéristiques particulières suivant les zones du longeron en contact avec le produit à véhiculer, en effet certaines seront plus sensibles à l'abrasion thermique et d'autres à une érosion mécanique. Lors de la réfection, d'une part, les blocs de béton, de masse non négligeable, sont souvent d'un accès difficile, ne facilitant pas la tâche des utilisateurs et d'autre part étant d'un seul tenant, ces derniers sont amenés à changer plus que 2 - nécessaire rendant l'opération coûteuse. La présente invention se propose d'améliorer et de simplifier le processus de remise en état des garnissages de longerons, par l'emploi, de blocs de garnissage préalablement 5 réalisés en atelier et coulés in situ, aisément manipulables Ces garnissages ont la particularité d'être constitués par un assemblage de bétons réfractaires et composites possédant leurs caractéristiques propres. L'invention a donc pour objet un garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un assemblage d'éléments composites soit prémoulés en atelier, soit coulés sur site, de forme globalement parallélépipédique et il comprend en outre, tout d'abord un anneau à base de béton réfractaire alumineux à gros agrégats, l'espace évidé en son centre est rempli au montage d'une matière isolante, l'ensemble repose sur sa face inférieure sur une structure métallique liée au dispositif de déplacement desdits longerons, tandis que la face supérieure dudit assemblage est coiffée par un bloc de béton alumineux, le sandwich ainsi formé est traversé sur20 toute son épaisseur par une pluralité de moyens de fixation et de blocage. D'autres caractéristiques et avantages de ces garnissages apparaîtront à travers la description qui suit d'un mode d'élaboration, donné à titre indicatif et non limitatif Sur les25 figures: la figure 1 est une vue en coupe d'un élément de garnissage pour longeron; la figure 2 est une vue en élévation plane de ce même élément de garnissage. Selon un mode préféré de réalisation de ces garnissages pour longerons, on dispose sur la structure métallique liée au mécanisme de déplacement de ces longerons et sur une embase en béton 4 solidaire de cette même structure métallique situés dans le four, un anneau 2 constitué de béton réfractaire alumineux, de35 forme globalement parallélépipédique, qui est fabriqué et séché en atelier, ce qui leur confère une tenue mécanique optimum 3 - contr 8 lée L'espace 3 évidé en son centre est soit rempli au montage d'un béton isolant 14, soit comblé par un empilement de briques isolantes capables aussi de résister à une température voisine de 12000 C, tout cet ensemble repose sur sa face inférieure 6 sur ladite structure, tandis que la face supérieure 5 est surmontée par un bloc de béton alumineux 1 coulé in situ. Les faces latérales du noyau central 14 en contact avec celles de l'anneau 2 sont recouvertes d'un joint de dilatation thermique et mécanique, notamment réalisé à l'aide de paraffine. Les faces supérieure 5 et inférieure 6, en regard respectives de la couche de béton 1 et de la structure 4, sont coiffées de plaques de carton 5 ' et de fibrecéramiques 6 ' constituant des joints de dilatation mécanique. La face supérieure de l'anneau 2 comprend sur toute sa périphérie une pluralité de cavités borgnes 11 dont les faces latérales 17 sont à dépouilles négatives, telles que notamment du type queue d'aronde, ces cavités se remplissent postérieurement par le béton de la couche supérieure 1, créant ainsi des points d'ancrage indémontables, ce système de construction annule le phénomène "d'arrachage" constaté en exploitation et causé par le collage des brames et des billettes sur lesdits longerons L'empilement constitué par l'anneau 2, la couche supérieure de béton 1, le bâti 4 et sa structure métallique, est traversé sur toute son épaisseur par une pluralité de moyens 7 assurant la fixation et le blocage de l'ensemble. Ces moyens de fixation 7 sont pourvus d'ancrages de grande longueur, éventuellement en plusieurs morceaux, solidarisés en leur extrémité commune par une bague 8 qui peut être filetée Ces ancrages sont conformés en "arbre de Noêl", les parties faisant saillie 9 sur la tige principale servent de pattes de scellement aux couches de béton coulées en atelier ou in situ L'une des extrémités de ces moyens de fixation débouche au travers de la structure métallique du longeron et est munie de dispositifs de compensation 9 ', notamment choisis parmi les rondelles élastiques. On prévoit en outre des pattes de fixation 10 sur la plaque de fibrecéramiques 6 ', similaires aux pattes de scellement 9, 4 - dirigées vers l'extérieur et devant être noyées par la matière isolante remplissant l'espace évidé 3. La face supérieure 16 de la couche de béton 1 couvrant l'anneau 2 et le béton isolant 14 ou l'empilement de briques, de l'espace 3 comprend un évidement central 13, s'étendant sur toute la longueur du garnissage, destiné à réduire et à limiter l'effet destructeur des points d'appui du produit sur le réfractaire d'une part, et à réduire les zones d'ombre sur les brames ou billettes d'autre part. Par ailleurs, compte tenu des hauts niveaux de température atteints et des risques d'érosion possibles, on pratique sur les faces latérales extérieures de l'anneau 2 des usinages 12 en forme de biseau devant permettre la déflection des scories en dehors de la zone des mécanismes assurant le mouvement des longerons. L'anneau 2 est constitué d'un béton réfractaire alumineux à gros agrégats titrant entre 35 et 70 % d'alumine, destiné à encaisser les contraintes thermo-mécaniques, tandis que l'espace évidé 3 est rempli soit d'un béton 14, soit d'un empilement de briques, possédant des propriétés isolantes, dévolu à limiter le flux thermique. Cet ensemble de construction de garnissages autorise le remplacement local d'un ou plusieurs éléments endommagés grâce au démontage des systèmes de fixation 7, de limiter les zones d'érosion et de fissuration grâce à la construction en couches 1, 2, 4, une protection efficace des zones mécaniques en mouvement. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et réalisés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes; ce principe de construction d'éléments de garnissages, très économique en maintenance et en coût de fabrication, peut également s'appliquer à divers fours de métallurgie, qu'ils soient à sole mobile, tournante, fixe, et à des fours de pétrochimie. - REVENDICATIONS 1 Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un assemblage d'éléments composites soit prémoulés en atelier, soit coulés sur site, de forme globalement parallélépipédique et 5 il comprend en outre, tout d'abord un anneau ( 2) à base de béton réfractaire alumineux à gros agrégats, l'espace évidé ( 3) en son centre est rempli au montage d'une matière isolante, l'ensemble repose sur sa face inférieure ( 6) sur une structure métallique liée au dispositif de déplacement desdits longerons, tandis que la10 face supérieure ( 5) dudit assemblage est coiffé par un bloc de béton ( 1) alumineux, le sandwich ainsi formé est traversé sur toute son épaisseur par une pluralité de moyens de fixation ( 7) et de blocage ( 10, 11). 2 Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique selon la revendication 1, caractérisé en que l'on prévoit un joint de dilatation thermique et mécanique situé sur tout le pourtour latéral du noyau central ( 3) et à l'interface des surfaces en contact à base notamment de paraffine. 3 Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique selon des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau central ( 3) est muni sur ses faces inférieure ( 6) et supérieure ( 5) et entre les deux couches ( 1, 4) de béton rapportées in situ, de plaques ( 5 ', 6 ') à base notamment de carton et de fibrecéramiques.25 4 Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation ( 7) sont constitués par des ancrages de grande longueur, éventuellement en plusieurs morceaux qui sont solidarisés à leur extrémité commune par une bague éventuellement filetée ( 8), conformés en "arbre de Noël", les parties faisant saillie ( 9) sur la tige principale servent de pattes de scellement lors du coulage des bétons, l'une des extrémités débouchantes est pourvue de dispositifs ( 9 ') de compensation notamment choisis parmi les -6- rondelles élastiques. Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau ( 2) 5 comprend sur sa face supérieure ( 5) et sur toute sa périphérie une pluralité de cavités ( 11) borgnes dont les faces latérales ( 17) sont à dépouilles négatives telles que notamment du type queue d'aronde, ces cavités étant remplies postérieurement par le béton ( 1) de la couche supérieure réalisant ainsi des points d'ancrage indémontables. 6 Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque inférieure ( 6 ') en fibrecéramiques comprend sur sa surface une pluralité d'organes de scellement ( 10) pour la solidarisation avec la couche ( 14) de matière qui la recouvre. 7 Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau ( 2) est réalisé en atelier par coulage et moulage d'un béton réfractaire alumineux dense à gros agrégats titrant de 35 à 70 % d'alumine. 8 Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc de béton réfractaire supérieur ( 1) de l'assemblage comprend, sur la face en regard ( 16) des produits à transporter, un évidement central ( 13) s'étendant sur toute la longueur. 9 Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces latérales de l'anneau ( 2) possèdent des flans ( 12) taillés en biseau pour la déflexion des scories. 7 - Garnissage réfractaire de longerons pour four métallurgique et céramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière isolante remplissant l'espace évidé ( 3) est constituée soit par un5 béton, soit par un empilement de briques capables de résister à une température voisine de 1200 C.