Eléments de refroidissement métalliques pour fours industriels

Abstract

 Les éléments de refroidissement métalliques selon l'invention portent un garnissage en matériau réfractaire affleurant en surface. Ils sont formés entièrement en cuivre et constitués d'un corps aplati comprenant au moins un conduit de circulation d'eau de section sensiblement rectangulaire, ainsi que d'une pluralité d'ailettes horizontales solidaires dudit corps, ces ailettes ayant une largeur au moins égale à celle dudit corps, ainsi qu'in espacement égal à au moins le décuple de l'épaisseur des ailettes.
Ce système constitue en plus une armature permettant un bon accrochage mécanique du réfractaire.
L'élément illustré possède à sa face chaude quatre compartiments délimités par des nervures et des parois latérales. Ces compartiments sont remplis avec un matériau réfractair adeéquat, p.ex. un pisé.

Description

[0001] La présente invention a pour objet des éléments de refroidissement pour fours industriels, notamment des boî-Les ou plaques de refroidissement pour fours à cuve, comme des hauts fourneaux ou des cubilots ainsi que pour des fours à sole et des fours de réchauffage et. toute enceinte thermique à haute température.

[0002] Suivant le mode de construction le plus usuel des hauts fourneaux, la cuve et les étalages de cet engin sont équipés de boîtes de refroidissement. Celles-et soutiennent et refroidissent le garnissage intérieur en matériaux réfractaires au niveau des zones prémentionnées. Un haut fourneau d'un diamètre de creaset de l'ordre de 9 m exige environ 1 000 boîtes de refroidissement.

[0003] Comme les boîtes de refroidissement font saillie on direction horizontale à l'intérieur du haut fourneau elles sontexposées à une usure très prononcée tant par la charge descendante que par les gaz et les poussières ascendances une fois que la maçonnerie réfractaire, qui à l'état neuf protège les nez des boîtes de refroidissement, est partiellement usée. Il s'ensuit que les boîtes de refroidissement s'usent et doivent être remplacées à une cadence élevée. Par ailleurs, ce système n'est pas en mesure d'éviter des sollicitations thermiques très prononcées du blindage du haut fourneau.

[0004] Notamment en vue de la construction de hauts fourneaux à diamètre de creuset supérieur à 10 m, on a récemment développé des plaques de refroidissement verticales en fonte moulée composées d'un corps de plaque et d'un tube de circulation d'eau moulé à l'intérieur de ce corps. Le corps de plaque est souvent pourvu de nervures horizontales d'une largeur de l'ordre de 40-70 mm et d'une profondeur de l'ordre de 110-120 mm. La face chaude des plaques est. protégée par un revêtement de briques réfractaires qui sont ancrées dans ces nervures.

[0005] Ces plaques de refroidissement ont plusieurs désavantages.

[0006] D'un côté leur production est très onéreuse du fait que les tubes en acier destinés à la circulation de l'eau de refroidissement doivent être noyés dans la masse de fonte constituant la plaque et doivent de ce fait subir un traitement spécial. La fonte de moulage doit de son côté avoir des propriétés de conductivité thermique et de refractarité bien déterminées.

[0007] D'un autre côté les faces chaudes de ces plaques se dégarnissent rapidement du fait de l'usure progressive des nervures. Lorsque Le dégarnissage se produit la face des plaques est exposée à des pointes de température entre 800 et 1100° C jusqu'à la reconstitution de garnissages auto-protecteurs de laitier. Or, les plaques en fonte ne supportent que très mal des températures supérieures à environ 900° C.

[0008] Le but de la présente invention est d'éviter les inconvénients inhérents aux boîtes et plaques de refroidissement de fours industriels, c.à.d. de créer des éléments de refroidissement mieux adaptés aux sollicitations spécifiques des fours industriels, plus faciles à produire, entraînant des pertes calorifiques plus faibles.

[0009] Ce but est pleinement atteint en utilisant des éléments de refroidissement métalliques portant un garnis- sare en matériau réfractaire affleuralli en surface, ce qui est le cas lorsque ces éléments sont formés entièrement en métal de conductibilité thermique élevée, comme par exemple le cuivre et sont constitués d'un corps aplati comprenant au moins un conduit de circulation d'eau de section sensiblement rectangulaire, ainsi que d'une pluralité d'ailettes horizontales solidaires audit corps, ces ailettes ayant une largeur au moins égale à celle dudit corps, une hauteur d'au moins le triple de celle dudit corps, ainsi qu'un espacement égal à au moins le décuple de l'épaisseur des ailettes.

[0010] Ce système αe refroidissement constitue de surcroît une armature metallique permettant un bon accrochage mécanique du refractaire.

[0011] Suivant une forme d'exécution avantageuse les ailettes horizontales ont une largeur supérieure à celle du corps englobant le circuit d'eau. La général ce corps s'étend verticalement et les ailettes dépassent des deux côtés.

[0012] Il est également possible de prévoir deux

rales et/ou des nervures verticales entre les ailettes horizontales de sorte à former un genre de raches d'abeilles.

[0013] Suivant les modalités d'exécution connues on peut donner aux ailettes une épaisseur plus prononcée à l'extrémité qu'à la base. Par ailleurs on peut rendre la surface des ailettes et du corps rugueuse on pourvoir surtout le corps de moyens d'accrochage pour améliorer l'adhérence du matérian réfractaire remplissant les espaces délimités par les ailettes.

[0014] Par ailleurs la face froide des éléments sera pourvue utilement de supports pour l'accrochage au blindage des fours à garnir. De cette façon les éléments sont immobilisés par rapport au blindage et il n'y a pas de risque de cisaillement des conduites d'ancrage et d'évacuation de l'eau.

[0015] Ces éléments peuvent être moulés en cuivre et leur fabrication ne pose pas de problème technologique particulier.

[0016] Contrairement aux plaques de refroidissement classiques les éléments suivant l'invention n'ont qu'une surface métallique exposée Lrès réduite. Par suite de la conductivité thermique très élevée du cuivre leur refroidissement reste pourtant suffisamment élevé de sorte que ces éléments peuvent être aménagés également dans les zones inférieures de la cuve sans les exposer de ce fait à une usure trop prononcée ou trop rapide.

[0017] Par ailleurs le refroidissement en lames dans la chambre de circulation de l'eau permet une évacuation de chaleur suffisamment efficace à faibles débits de l'eau de refroidissement, la vitesse de cette eau restant toujours suffisamment élevée en tout point du circuit hydraulique, du fait même de la forme de ce circuit.

[0018] Le faible front de transmission de la chaleur de l'élément métallique en relation avec le choix d'un matériau metallique très bon conducteur thermique et la configuration de la chambre de refroidissement font qu'on parvient a realiser un refroidissement très judicieux améliorant même très notablement le rendement thermique des fours équipes d'éléments suivant l'invention, du fait de l'abaissement des pertes de chaleur.

[0019] La effet, la grande étendue compartementée des éléments suivant l'invention, à l'aide desquels on garnit de préférence toute l'étendue des zones des fours à protéger garantit un bon accrochage mécanique du réfractaire. Par ailleurs du fait de leur épaisseur un dégarnissaire are- maturé n'est pas à craindre. Ces facteurs concourent à maintenir un profil des réfractaires constant, d'onles faibles pertes caloriques.

[0020] Des exemples d'éxécution d'éléments de refroidissement suivant l'invention sont décrits ci-après à titre illustratif en relation avec les dessins dans lesquels:

la figure 1 est une coupe à travers un élément de refroidissement pour cubilot

la figure 2 est une vue par en dessus du même élément

la figure 3 est une vue en plan d'un élément de refroidissement pour haut fourneau, et

la figure 4 est une vue par en dessus du même élément.

[0021] L'élément de refroidissement pour

les figures 1 et 2 possède à sa face chaude

partiments délimités par des

térales d'une hauteur de l'ordrede grandeurde

Ces compartiments sont remplis avec un

fractaire adéquat, p. ex. un p

[0022] Ces éléments sont conçus pour garnir surtout la zone d'usure maximale de cubilots.

[0023] L'élément de refroidissement suivant les figures 3 et 4 est formé par un caisson en cuivre coulé qui délimite une chambre d'eau plate verticale équipée de conduites d'amenée et d'évacuation de l'eau.

[0024] Des ailettes solidaires du caisson sur trois de ses faees sont disposées à distances égales. Suivant l'illustration leur largeur est environ le triple et leur hauteur environ le quadruple des dimensions correspondantes. Leur épaisseur, qui suivant l'illustration est uniforme de la base à leur extrémité, est de l'ordre de grandeur de 10 mm.

[0025] Ces éléments, dont les dimensions sont par exemple de 1200 x 600 x 200 sont normalement mises en place par l'intérieur du four lors de la construction de celui-ci. Ceci permet d'obtenir des revêtements réfraetatres monolithiques.

[0026] Si, en cours de campagne, un élément est accidentellement détruit et doit être remplacé on peut introduire à travers des ouvertures prévues ou aménagées ultérieurement dans le blindage un ou deux éléments à allettes dont la largeur est égale à celle du caisson, le réfractaire étant alors constitué par projection ou injection de produits adéquats.

Revendications

1) Eléments de refroidissement métalliques pour fours industriels constitués essentiellement d'une chambre de refroidissement par eau portant extérieurement un garnissaga réfractaire ancré en surface, caractérisée en ce qu'ils sont formés entièrement en un métal de conductibilité thermique élevée comme le cuivre et qu'ils sont constitués d'un corps aplati englobant au moins une chambre de circulation d'eau de section sensiblement rectangulaire, ainsi que d'une pluralité d'ailettes horizontales solidaires dudit corps, ces ailettes ayant une largeur au moins égale à celle dudit. corps, une hauteur d'au moins le triple de celle dutit corps ainsi qu'un espacement égal à au moins le décuple de l'épaisseur des ailettes comprise entre 0 et 20 mm.

2) Eléments de refroidissement suivant la revendication

, caractérisée en ce que les ailettes horizontales ont une largeur supérieure à celle du corps et dépassent celui-ci des deux côtés.

3) Eléments suivant les revendications 1-2, caractérisée en ce que les ailettes horizontales sont reliées entre elles par des ailettes verticales latérales.

4) Eléments suivant les revendications 1-3, caractérisée en ce qu'entre les ailettes horizontales sont prévues des nervures verticales en ruches d'abeilles.

Dessins