Brevet FR2775695A1 — publié le 19990910

L'invention concerne une plaque de refroidissement pour un four à cuve muni d'un revêtement réfractaire, et notamment pour haut fourneau, plaque de refroidissement comportant des conduits de circulation de fluide de refroidissement ménagés dans la plaque, des tubes assurant I'alimentation des conduits de refroidissement, des moyens de liaison et de support de la plaque sur le blindage du four ou du haut fourneau. Une telle plaque de refroidissement est connue, par exemple du brevet US 2 396 976 qui décrit une plaque de refroidissement pour haut fourneau dont la construction est du type mécano soudé comportant des passages de circulation de fluide. La plaque décrite de formes complexes, peut être réalisée en acier ou en un autre métal absorbant la chaleur comme le cuivre ou ses alliages. La structure de cette plaque comporte des chicanes qui forment un labyrinthe, avec un cheminement du fluide ayant des retours à 360 . Cette structure engendre des pertes de charge, une hétérogénéité dans l'absorption de la chaleur notamment dans la zone des retours, des risques de dépôts et obstruction dans les zones mortes, c'est à dire les zones sans circulation de fluide caloporteur. L'invention concerne une plaque de refroidissement, compacte, réduite en épaisseur, pouvant être réalisée de manière aisée, sans difficulté d'usinage ou de montage, et ne nécessitant pas d'outillage particulier, la plaque de refroidissement réalisée s'adaptant facilement à la forme du blindage, et donnant entière satisfaction du point de vue échange thermique. L'invention a pour objet une plaque de refroidissement réduite en épaisseur, qui se caractérise en ce qu'elle est composée, d'une plaque dite principale dans laquelle est ménagée au moins une rainure, d'au moins une plaque dite de fermeture s'appuyant sur au moins une rainure pour former au moins un conduit de circulation de fluide. Les autres caractéristiques de l'invention sont - la rainure possède un cheminement comportant des changements de direction à angle ouvert dans son plan d'usinage. - la rainure a une section sensiblement rectangulaire. - la rainure comporte au moins une ailette longitudinale. - la rainure est réalisée par fraisage. - la rainure comporte deux épaulements longitudinaux pour l'emboîtement de la plaque de fermeture. - la plaque dite de fermeture est montée en saillie par rapport à la surface de la plaque principale sur laquelle est ménagée au moins une rainure. - la plaque dite de fermeture comporte au moins une ailette longitudinale s'insérant dans la rainure. - la plaque dite de fermeture est réalisée dans un matériau choisi parmi, le cuivre, les alliages du cuivre, I'acier, I'aluminium, les alliages d'aluminium. - la plaque dite de fermeture est montée sur la rainure de la plaque principale au moyen de vis et ou de soudure. La description qui suit et les figures annexées le tout donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre l'invention. Les figures la et lb présentent un exemple de plaque de refroidissement selon l'invention en vue longitudinale, associée à une vue en coupe. Les figures 2a et 2b présentent un autre exemple de plaque de refroidissement selon l'invention en vue longitudinale, associée à une vue en coupe. Les figures 3a et 3b présentent un autre exemple de plaque de refroidissement selon l'invention en vue longitudinale, associée à une vue en coupe. La figure 4 est une vue en coupe d'une partie de la plaque selon l'invention la coupe étant réalisée dans l'axe d'un tube d'alimentation. La figure 5 est une autre vue, en coupe, d'une partie de la plaque selon l'invention. La plaque 1 de refroidissement selon l'invention est destinée principalement au refroidissement d'un four à cuve comme par exemple un haut fourneau. Comme représenté sur les figures la, lb, 2a, 2b, 3a, 3b, elle est constituée d'une plaque dite principale 2, sensiblement parallélépipédique en métal et de préférence en cuivre laminé et corroyée dans laquelle sont réalisés, par exemple, par fraisage, au moins une rainure 3 faisant partie d'au moins un conduit 4 de refroidissement. Le fraisage a l'avantage, dans la réalisation des rainures 3, de faciliter d'exécution des conduits 4. En effet, une fois les rainures 3 réalisées, lesdites rainures sont couvertes à l'aide de plaques dite de fermeture 5 pour former les conduits 4. Les conduits 4 ainsi réalisés sont alimentés en entrée et sortie par des tubes 6 d'alimentation montés en bout, sur les plaques de fermeture 5. Par exemple, une rainure 3 fraisée, comme représentée sur la figure 4, peut avoir une section sensiblement quadrilatère et de préférence rectangulaire pour que la surface d'échange entre fluide caloporteur et plaque principale 2 soit optimale. La forme aplatie des conduits 4 permet une réduction de l'épaisseur de la plaque principale 2. Comme représenté sur la figure 5, la réalisation des rainures par fraisage permet une modification de profil des conduits. Les conduits 4 peuvent être munis d'ailettes 7 fraisées dans les rainures ou sur les plaques de fermeture 5, ailettes qui assurent une augmentation de la surface d'échange thermique entre plaque principale et fluide caloporteur. La réalisation des rainures 3 par fraisage permet aussi une forme variable du cheminement des conduits 4. En effet, comme représenté sur la figure 3a et 3b, la rainure 3 comporte un changement de direction dans le plan de l'usinage dessinant des angles ouverts, c'est à dire supérieurs à 900. De préférence, la plaque dite de fermeture 5 est montée en saillie par rapport à la surface 8 de la plaque principale 2 sur laquelle est ménagée au moins une rainure 3. La plaque de fermeture 5, par exemple en acier, contribue par sa finesse, à la compacité en épaisseur de la plaque de refroidissement 1. La rainure 3 comporte deux épaulements 9 longitudinaux pour l'emboîtement de la plaque de fermeture 5. L'étanchéité entre rainures et plaques de fermetures est assurée principalement par un joint d'étanchéité 10 dont la nature permet une bonne résistance à la température. Le joint 10 peut être en silicone, ou de type " KLINGERIT " ou assure également l'étanchéité. La plaque principale comprend, à l'endroit des filetages, des pièces de renfort hélicoïdales assurant une amélioration de la tenue mécanique de la vis. Comme représenté sur les figures 4 et 5, la tête des vis peut être également soudée, pour éviter un desserrage et assurer une étanchéité. Les plaques de fermeture 5 sont de préférence montées en saillie par rapport à la surface 8 sur laquelle est ménagée au moins une rainure 3. Les plaques de fermeture 5, en saillie, peuvent être réalisés en acier, en cuivre, en alliage de cuivre ou tout autre métal et peuvent être emboîtées dans les épaulements 9 usinés de part et d'autre des rainures. Les plaques de fermeture 5 s'appuient longitudinalement sur le blindage du four et ont une hauteur calculée variable par rapport à la surface 8 de la plaque principale. Elles enveloppent la surface bombée du blindage du four à cuve. Les plaques de fermeture par leur profil, et par la composition du métal ou de l'alliage métallique dont elles sont constituées, par exemple de l'acier, assurent une rigidité améliorée à la plaque de refroidissement. De manière connue, la plaque principale 2 comporte, sur la face opposée à la surface 8, une série de reliefs 14 destinées au support par emboîtement de matériaux réfractaires associés, façonnés ou non façonnés. Pour permettre le montage de la plaque de refroidissement sur l'infrastructure du haut fourneau, sont ménagés sur la plaque selon l'invention, un vé de centrage et ou une plaque de maintien, non représentés sur les figures. REVENDICATIONS 1. Plaque de refroidissement pour un four à cuve muni d'un revêtement réfractaire, et notamment pour haut fourneau, plaque de refroidissement comportant des conduits de circulation de fluide de refroidissement ménagés dans la plaque, des tubes assurant l'alimentation des conduits de refroidissement, des moyens de liaison et de support de la plaque sur le blindage du four ou du haut fourneau, caractérisée en ce qu'elle est composée, d'une plaque dite principale (2) dans laquelle est Io ménagée au moins une rainure (3), d'au moins une plaque dite de fermeture (5) s'appuyant sur au moins une rainure (3) pour former au moins un conduit (4) de circulation de fluide. 2. Plaque selon la revendication 1 caractérisée en ce que la rainure (3) possède un cheminement comportant des changements de direction à angle ouvert dans son plan d'usinage. 3. Plaque selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la rainure (3) a une section sensiblement rectangulaire. 4. Plaque selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la rainure comporte au moins une ailette (7) longitudinale. 5. Plaque selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la rainure (3) est réalisée par fraisage. 6. Plaque selon les revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la rainure (3) comporte deux épaulements (9) longitudinaux pour l'emboîtement de la plaque de fermeture. 7. Plaque selon les revendications 1 à 6 caractérisée en ce que la plaque dite de fermeture (5) est montée en saillie par rapport à la surface (8) de la plaque principale (2) sur laquelle est ménagée au moins une rainure (3). 8. Plaque selon les revendications 1 à 7 caractérisée en ce que la plaque dite de fermeture (5) comporte au moins une ailette (7) longitudinale s'insérant dans la rainure (3). 9. Plaque selon les revendications 1 à 8 caractérisée en ce que la plaque dite de fermeture (5) est réalisée dans un matériau choisi parmi, le cuivre, les alliages du cuivre, I'acier, l'aluminium, les alliages d'aluminium. 10. Plaque selon les revendications 1 à 9 caractérisée en ce que la plaque dite de fermeture (5) est montée sur la rainure de la plaque principale au moyen de vis et ou de soudure. 1 1. Plaque selon les revendications 1 à 10 caractérisée en ce que la plaque dite principale (2) est en cuivre ou en alliage de cuivre. 12. Plaque selon la revendication 1 caractérisée en ce que les tubes (6) assurant l'alimentation d'un conduit sont montés en bout, sur une plaque de fermeture.