Bouclier d'isolation thermique destiné à permettre la réfection de cowpers et procédé pour sa mise en oeuvre

Abstract

 Bouclier thermique constitué essentiellement d'un coussin (11) formé par deux enveloppes en matières composi­tes capables de résister à des températures de l'ordre de 800 à 900°C et pouvant être gonflé à l'aide d'une turbine. Le coussin est pourvu d'une manchette d'admission (13) re­liée à un turbine et au moins une manchette d'évacuation (15) de manière à maintenir une circulation d'air renouve­lable dans le coussin. Le coussin repose sur un élément de gîtage (3, 4, 5) adéquat.
Le dispositif est destiné à constituer un bou­clier thermique prévu pour être monté dans le puits d'un cowper ou autres en vue de permettre des opérations de ré­fection ou de réparation de celui-ci sans refroidir la cou­pole du cowper.

Description

Objet de l'invention

[0001] La présente invention concerne un bouclier d'iso­lation thermique destiné à permettre dans des conditions acceptables et avec une bonne sécurité les opérations de réfection dans toutes applications où une isolation thermi­que ainsi qu'une protection mécanique s'imposent, et dans le cas particulier des cowpers utilisés dans des installa­tions sidérurgiques. Elle concerne également le procédé par lequel un tel bouclier thermique peut être mis en oeuvre.

Champ d'application et résumé de l'art antérieur

[0002] Les cowpers sont destinés à produire le vent chaud nécessaire aux hauts fourneaux. Ils produisent des vents chauds pouvant atteindre à leur sortie du cowper des températures de l'ordre de 1260 °C et la coupole garnie de briques réfractaires de silice peut atteindre des tempé­ratures de l'ordre 1400 °C. Le cowper est un appareil à inversion comportant un ruchage de matières réfractaires et il comporte un puits de section généralement elliptique ou cheminée s'étendant pratiquement de sa base jusqu'à la coupole, c'est-à-dire sur plusieurs dizaines de mètres.

[0003] Un brûleur réfractaire céramique ou autre est disposé au fond dudit puits ou dans d'autres cas.

[0004] Du fait de la nature même du garnissage, en par­ticulier celui de la coupole, il n'est pas possible de pro­céder à des réfections en accédant au puits sans avoir laissé se refroidir le cowper. Les opérations de réfection doivent nécessairement se faire sans réduction substantiel­le de la température de la coupole.

[0005] Aucune solution satisfaisante n'a été proposée jusqu'à présent pour procéder à des réparations ou des ré­fections d'un cowper qui a subi des dommages, soit au pied du ruchage, soit au brûleur réfractaire.

Buts de l'invention

[0006] Le but principal visé par l'invention est de fournir des moyens permettant de travailler dans des condi­tions satisfaisantes à l'intérieur d'un cowper sans devoir abaisser de manière substantielle la température de la cou­pole.

[0007] A titre complémentaire, l'invention vise à four­nir des moyens permettant ledit travail en protégant les ouvriers des chutes d'éclats, gravats, escarbilles ou de laitier résultant par exemple de refroidissements locaux ou d'autres causes.

[0008] L'installation du bouclier thermique doit pouvoir être assurée en utilisant les possibilités d'accés existan­tes sans démolitions trop importantes.

[0009] Des moyens simples doivent être utilisés qui per­mettent une mise en oeuvre rapide pour éviter de devoir interrompre trop longtemps l'utilisation du cowper.

[0010] Les ouvriers amenés à pénétrer avec des équipe­ments spéciaux dans le cowper doivent y trouver une atmos­phère thermiquement supportable.

[0011] D'autres caractéristiques et avantages de la technique proposée par l'invention apparaîtront à la lectu­re du mémoire descriptif.

Eléments caractéristiques de l'invention

[0012] Selon l'invention, on propose un bouclier thermi­que constitué essentiellement par un coussin formé par deux enveloppes en matériaux composites capables de résister au moins pendant le temps des travaux à des températures de l'ordre de 800 à 900 °C, pouvant être gonflé à l'aide d'une turbine soufflante et qui est pourvu d'au moins une manchette d'admission reliée à la turbine soufflante et d'au moins une évacuation de manière à maintenir une circulation d'air renouvelable en continu, ledit coussin reposant sur un élément de gîtage adéquat.

[0013] Selon l'invention, le coussin peut être replié en le roulant et peut se déployer en se déroulant sur le gîtage à mesure qu'il est gonflé par la turbine soufflante.

[0014] Le coussin peut donc être introduit en le posant sur le gîtage à l'état enroulé et se déployer sous l'action de la soufflerie.

[0015] Le gîtage doit quant à lui être conçu de manière à s'adapter aux dimensions de la section libre du puits et pouvoir être mis en place de manière à passer par un accès de dimensions réduites que constitue la manchette de la vanne à vent chaud disposée selon un axe approximati­vement transversal par rapport au puits.

[0016] Selon l'invention, le gîtage est avantageusement constitué par des éléments tubulaires, de préférence en acier inoxydable. Le gîtage est avantageusement constitué de deux parties latérales essentiellement symétriques et d'une partie centrale glissée sur ou emboîtable dans les deux parties latérales, l'ensemble monté affectant la forme elliptique de la section du puits.

[0017] Avantageusement, au moins les deux parties laté­rales sont chacune constituées par deux demi-parties laté­rales repliables par un élément formant charnière, l'une sur l'autre, et pouvant décrire en se déployant sur la charnière un angle de 180° jusqu'à une butée. On peut donc introduire en position verticale chaque partie latérale à l'état replié et assurer son déploiement par une rotation jusqu'à l'horizontale en assurant l'ouverture des deux demi-parties latérales.

[0018] Un treillis peut être monté de façon à retenir une laine réfractaire entre les parties tubulaires d'arma­ture des éléments constitutifs du gîtage et des couches extérieures de laine réfractaire peuvent être posées sur le gîtage avant d'y amener le coussin.

[0019] La mise en oeuvre du matériel décrit s'effectue en accédant à la manchette de la vanne à vent chaud et en prenant appui sur la bride de cette manchette après démontage du compensateur pour y monter deux portiques, les deux parties latérales du gîtage étant d'abord intro­duites en place en les amenant verticalement à l'état re­plié et en les inclinant ensuite tout en déployant les deux parties dont elles sont constituées; ensuite, la partie centrale est glissée entre les deux parties latérales en couvrant ainsi la section complète du puits. Après interpo­sition éventuelle d'une couche supplémentaire d'isolant réfractaire, le coussin est déposé sur la partie centrale du gîtage et se déploye sous l'action de la turbine souf­flante.

Brève description des dessins

[0020] Afin de mieux comprendre l'invention, on se réfé­rera aux figures annexées qui représentent schématiquement les principes de construction et de mise en oeuvre du bou­clier thermique.

[0021] Dans les dessins, des repères identiques sont utilisés pour des parties identiques ou similaires dans les différentes vues:

- la figure 1 représente en plan la mise en place d'une première partie latérale du gîtage;

- la figure 2 représente en plan la mise en place d'une deuxième partie latérale du gîtage, la pre­mière partie latérale déjà en place n'étant pas représentée;

- la figure 3 représente en plan la mise en place de la partie centrale du gîtage, les deux parties latérales déjà en place n'étant pas repré­sentées;

- la figure 4 représente en plan le coussin tel qu'il est déposé sur le gîtage;

- la figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon V - V de la figure 4;

- la figure 6 est une vue en coupe transversale selon VI - VI de la figure 4;

- la figure 7 est une vue de détail de profil illustrant la mise en place d'un premier portique dans la manchette de la vanne à vent chaud, vue correspondant à la coupe VI - VI de la fi­gure 4;

- la figure 8 est une vue de face correspondant à la fi­gure 7 de la manchette de la vanne à vent chaud et d'un portique qui y est monté;

- la figure 9 représente la pose d'un bras télescopique dans la partie supérieure du portique qui est représenté partiellement;

- la figure 10 représente l'emboîtement d'une partie laté­rale (gauche) de gîtage sur le bras télesco­pique;

- la figure 11 représente le déploiement de la partie laté­rale dans une vue correspondant à la figure 8;

- la figure 12 représente le déploiement dans une vue cor­respondant à celle de la figure 10;

- la figure 13 représente le relèvement d'une partie laté­rale (droite);

- les figures 14 et 15 représentent un détail de la façon dont est introduit le coussin gonflable, respectivement en une vue de face et une vue de profil et

- la figure 16 représente le coussin en cours de gonflage et de déroulement.

Description d'une forme d'exécution préférée de l'inven­tion

[0022] En se référant aux figures 1 à 3, on peut voir la façon dont sont posés les éléments de gîtage. La forme générale du gîtage correspond à la section du puits et af­fecte celle d'une ellipse; le gîtage est indiqué par le repère général 1.

[0023] La manchette de la vanne à vent chaud porte le repère 2.

[0024] Le gîtage est constitué par deux parties latéra­les, respectivement une partie gauche 3 (figure 1) et une partie droite 4 (figure 2) et par une partie centrale 5 (figure 3).

[0025] La partie latérale 3 est réalisée en éléments tubulaires, de préférence en acier inoxydable qui consti­tuent une membrure et est constituée de deux parties 3a et 3b pouvant pivoter sur une charnière 9, l'une par rap­port à l'autre comme l'indique la flèche 7.

[0026] Les éléments constitutifs 3, 4 et 5 du gîtage sont de forme adéquate pour couvrir la section ellipsoïdale du puits et leur mise en place sera décrite plus en détail ciaprès.

[0027] Les éléments sont constitués de manière à être légers et sont formés d'une membrure telle que représentée, garnie de préférence de matières isolantes et réfractaires, maintenues par exemple par un treillis métallique.

[0028] Sur ce gîtage 3, 4 et 5 est déployé un coussin gonflable 11 représenté aux figures 4, 5 et 6. Il s'agit d'une double enveloppe en toiles réfractaires dont l'espace intérieur est en communication avec au moins une manchette d'amenée d'air insufflé par une turbine soufflante et avec au moins une manchette d'évacuation, étant entendu que les sections respectives des manchettes d'amenée et d'évacua­tion sont telles que le coussin se gonfle sous la pression d'air en créant une pression dans les enveloppes mais en permettant une circulation d'air adéquate à l'intérieur de celleci. Des tendeurs 17 disposés à l'intérieur des en­veloppes assurent une disposition selon une forme convena­ble du coussin et évitent un éclatement en cas de surpres­sion.

[0029] Le montage des différents éléments sera plus ap­parent en se référant aux figures 7 à 12.

[0030] Dans les figures 7 et 8, on a représenté le mon­tage d'un premier portique en forme de potence 20 sur la bride de la manchette 2. Le portique 20 (gauche en l'occu­rence - voir figure 8) est fixé sur une entretoise 21 bou­lonnée sur cette bride.

[0031] Il reçoit (figure 9) un bras télescopique 23 qui peut dépasser la manchette 2 en porte-à-faux dans le puits du cowper et on y emboîte (figure 10) la partie latérale gauche du gîtage à l'état replié.

[0032] Grâce au bras télescopique, il est possible d'avancer l'élément 3 en porte-à-faux complet au-dessus du puits du cowper ce qui permet le déploiement par la charnière 9 pour affecter la position représentée à la fi­gure 12. Le mouvement est commandé par un levier 31 monté sur l'extrémité 33 de la partie télescopique 23 équipant le portique. Des plats 35 (figure 11) soudés en équerre bloquent la charnière au-delà d'un mouvement de 180°. Il devient donc possible après déploiement de relever l'élé­ment 3 à l'aide du levier pour qu'il occupe son emplacement définitif où il sera bloqué par tout moyen approprié.

[0033] La pose de l'élément de gîtage 4 s'effectue de la même manière à l'aide d'un élément de portique disposé symétriquement au premier.

[0034] La figure 13 représente cette opération pour la partie latérale droite 4 du gîtage depuis une position re­présentée en traits d'axe vers une position représentée en traits pleins. Le mouvement est assuré par le levier 31 depuis sa position en traits d'axe vers sa position en traits pleins. Les plats 35 empêchent la rotation au-delà de 180° sur la charnière reliant les parties 4a et 4b.

[0035] Les figures 14 et 15 indiquent comment le coussin est disposé à l'état replié et amené sur un support arti­culé 40 pour être posé sur la partie centrale 5 du gîtage et se déployer sur les parties latérales 3 et 4.

[0036] L'élément central de gîtage peut être simplement déposé (comme représenté à la figure 5) sur les parties latérales 3 et 4 ou s'y emboîter.

[0037] On conçoit que le bouclier thermique tel qu'il est monté isole efficacement la partie supérieur du puits du cowper de la partie inférieure. Les ouvriers qui seront amenés à opérer dans cette partie inférieure, sous la pro­tection du bouclier thermique, sont isolés thermiquement et protégés contre les chutes accidentelles de parties de garnissage pouvant tomber en particulier de la coupole.

[0038] De plus, un espace relativement bien protégé thermiquement est créé dans la partie inférieure du puits. Dans cette chambre, il est possible d'assurer une circula­tion d'air permettant d'y maintenir une température supportable. Bien entendu, si nécessaire, des éléments de protection aussi bien thermiques contre les chutes supplé­mentaires peuvent être prévus dans la chambre ainsi créée.

[0039] Il devient de cette manière possible de procéder à des travaux de réparation ou de réfection, qu'il n'était pas possible de réaliser jusqu'à présent.

Revendications

1. Bouclier thermique caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement par un coussin (11) formé par deux enveloppes en matériaux composites capables de résister à des températures de l'ordre de 800 à 900 °C, pouvant être gonflé à l'aide d'une turbine soufflante et qui est pourvu d'au moins une manchette d'admission (13) reliée à la turbine soufflante et d'au moins une manchette d'évacuation (15) de manière à maintenir une circulation d'air renouvelable en continu, ledit coussin (11) reposant sur un élément de gîtage (3, 4, 5) adéquat.

2. Bouclier selon la revendication 1 caractérisé en ce que le coussin (11) est replié en le roulant et peut se déployer en se déroulant sur le gîtage (3, 4, 5) à me­sure qu'il est gonflé par la turbine soufflante.

3. Bouclier selon la revendication 1 ou 2 carac­térisé en ce que le gîtage (3, 4, 5) est conçu de manière à s'adapter aux dimensions de la section libre du puits et peut être mis en place de manière à passer par un accès de dimensions réduites constitué par la manchette (2) de la vanne à vent chaud.

4. Bouclier selon la revendication 3 caractérisé en ce que le gîtage est constitué par des éléments tubulai­res, de préférence en acier inoxydable.

5. Bouclier selon la revendication 3 ou 4 carac­térisé en ce que le gîtage est constitué par deux parties latérales (3, 4) essentiellement symétriques et par une partie centrale (5) glissée sur les deux parties latérales (3, 4) ou emboîtable sur celles-ci, l'ensemble monté affec­tant la forme elliptique de la section du puits.

6. Bouclier selon la revendication 5 caractérisé en ce que les deux parties latérales (3, 4) sont chacune constituées par deux demi-parties latérales (respectivement 3a, 3 b et 4a, 4b) repliables par un élément formant char­nière (9), l'une sur l'autre, et pouvant décrire en se dé­ployant sur la charnière (9) un angle de 180° jusqu'à une butée (35).

7. Bouclier selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'un treillis est monté de façon à retenir une laine réfractaire entre des parties tubulaires d'armature des éléments constitutifs du gîtage (3, 4, 5), des couches extérieures de laine ré­fractaire peuvent être éventuellement posées sur le gîtage (3, 4, 5) avant d'y amener le coussin (11).

8. Procédé pour la mise en oeuvre d'un bouclier selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'on accéde à la manchette (2) de la vanne à vent chaud et que l'on prend appui sur la bride de celle-ci, après démontage du compensateur, pour y monter deux porti­ques (20), les deux parties latérales du gîtage (3, 4) étant d'abord introduites en place successivement en les amenant verticalement à l'état replié et en les inclinant ensuite tout en déployant les deux demi-parties (respecti­vement 3a, 3b et 4a, 4b) dont elles sont constituées; en­suite, la partie centrale (5) est glissée entre les deux parties latérales (3, 4) en couvrant ainsi la section com­plète du puits; après interposition éventuelle d'une couche supplémentaire d'isolant de matière réfractaire, le coussin (11) est finalement déposé sur la partie centrale (5) du gîtage, à l'état enroulé et on réalise son déploiement sous l'action d'une turbine soufflante ou d'une autre source d'air comprimé.

Dessins