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Ciel pour fours industriels.
Les ciels pour grands fours industriels ont la forme de voûtes ou de ciels suspendus. Dans les voûtes, ser- rées entre des culées, les briques sont soumises à de notables efforts de compression qui peuvent conduire à la dislocation de la structure et provoquer ainsi la séparation d'éclats de brique. En outre, les ciels en voûte présentent l'inoonvénient que leur réparation est longue et compliquée, vu que pour remplacer des briques endommagées par de nouvelles briques il faut monter un cintre tel que ceux employés lors de la cons- truction du ciel.
Dans les ciels suspendus, les briques suspendues séparément ou en groupes à un appareil porteur ne sont pas
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exposées à des efforts de compression latéraux et peuvent être remplacées sans l'aide d'un cintre. Toutefois, au point de vue de l'éoonomie thermique, les ciels suspendus ne sont pas aussi avantageux que des voûtes serrées entre culées.
En effet,tandis qu'avec les voûtes soutenues par des culées latérales on peut s'opposer aux pertes de chaleur dues à la bonne conductibilité thermique des briques hautement réfa- taires en appliquant sur la voûte une couche isolante exté- rieure, un isolement est inadmissible pour les ciels suspen- dus en raison du risque de destruction de la suspension en fer par oxydation. Il en résulte que les fours Siemens-Martin et les fours de fusion à métaux équipés de ciels suspendus donnent lieu à une perte notablement plus importante de cha- leur précieuse et exigent ainsi une plus grande dépense de chaleur que les fours à voûtes isolées.
L'invention a pour but de conformer les ciels de fours en voûte de telle manière que, même quand le ciel a une longue portée, les briques ne soient soumises qu'à des efforts de compression relativement faibles et qu'on puisse aussi les remplacer facilement. A cet effet, dans le ciel de fours confor- me à l'invention, des rangées de briques disposées à interval- les réguliers ont la forme de culées et servent de membrures de soutien pour des briques cunéiformes intercalées entre ces rangées de briques. De préférence, on donne aux sections du ciel constituées par les briques cunéiformes intercalées entre les membrures la forme de voûtes qui prennent appui sur les membrures, de sorte que le ciel se compose de membrures et de voûtes de faible portée.
Dans ces voûtes étroites, les efforts de compression exercés sur les briques sont notablement plus faibles que dans les voûtes de longue portée connues.
Les membrures de soutien peuvent soit être serrées entre des culées, comme les systèmes de briques des ciels en
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voûte connus, soit être suspendues à la manière des ciels sus- pendus. Toutefois, la suspension des membrures de soutien est préférable, car on simplifie ainsi la réparation du ciel et on empêche un affaissement ou un écroulement de la voûte en cas d'usure inégale de différentes briques.
Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, on constitue les membrures de soutien par des briques qui sont plus hautes que les briques cunéiformes des sections du ciel comprises entre les membrures et dont les extrémités font suffisamment saillie au-dessus des sections du ciel pour pouvoir servir de cultes à une deuxième assise de briques.
De cette façon il devient possible de réparer durant le service et sans remplacement de briques des avaries dues à l'usure des briques en superposant à l'assise de briques en- dommagées une assise de nouvelles briques. Dans le cas de ciels suspendus, l'emploi de briques plus hautes pour les membrures de soutien présente encore l'avantage qu'on peut relier l'appareil porteur aux extrémités des briques des membrures de manière que les éléments métalliques de l'appa- reil porteur se trouvent au-dessus d'une couche isolante ap- pliquée sur les sections du ciel comprises entre les membru- res. De la sorte les éléments de l'appareil porteur sont soustraits à l'influence de l'isolement et ne peuvent ainsi prendre des températures suffisamment élevées pour qu'il se produise une oxydation.
Les ciels à membrures suspendues, conformes à l'invention, peuvent être plans ou arqués. Dans le premier cas, les membrures sont constituées par des briques cunéifor- mes disposées en ligne droite et ayant des surfaces de joints parallèles et elles soutiennent des voûtes droites constituées par des briques à surfaces de joint cunéiformes. Dans les ciels arqués, tant les membrures de soutien arquées que les @
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sections du ciel comprises entre les membrures sont constituées par des briques dont les deux paires de parois latérales op- posées convergent en forme de coin et qui sont assemblées entre elles de manière que chaque brique constitue d'une part un élément d'un arc portant entre des murs latéraux opposés du four et d'autre part un élément d'une voûte droite soute- nue par les membrures.
Grâce à cette conformation spéciale, des efforts de compression empêchant la production de fentes aux joints s'exercent tant dans la direction longitudinale que dans la direction transversale du ciel. Pour des fours à garnissage basique ceci constitue un notable avantage, étant donné que l'expérience a montré que les briques basiques sont rapidement détruites quand il y a des fentes aux joints.
Les dessins annexés représentent deux exemples d'exécution de ciels conformes à l'invention.
Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un ciel plan et
Fig. 2 en est une coupe transversale,
Fig. 3 est une coupe longitudinale d'un ciel arqué et
Fig. 4 en est une coupe transversale.
Fig. 5 montre un appui élastique pour les membrures de soutien et
Fig. 6 montre une partie de ciel réparée après que l'usure s'est produite.
Dans le ciel plan représenté sur les Figs. 1 et 2, les membrures de soutien horizontales sont constituées par des briques 1, la juxtaposées en ligne droite, fixées par pai- res à des fils métalliques 2 descendant d'une charpente non représentée sur le dessin. Les faces jointives de chaque paire de briques sont parallèles et les deux parois latérales convergent de bas en haut de manière que chaque paire de briques ait la forme d'un coin isocèle tronqué. Les paires
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de briques suspendues 1, la servent de culées à des briques cunéiformes 3 de voûtes droites qui constituent les sections du ciel comprises entre les membrures de soutien.
Les briques cunéiformes 3 sont avantageusement plus minces et notablement moins hautes que les briques 1, la servant de culées, si bien que les extrémités des culées, auxquelles est attaché l'appa- reil porteur, font saillie d'une distance correspondante au- dessus de la couche isolante 4 appliquée sur les voûtes droi- tes. De cette façon on assure que les éléments en fer de la suspension soient soustraits à l'effet isolant de la couche isolante 4 et ne puissent subir un échauffement provoquant l'oxydation.
Les briques 3, tout comme les paires de briques 1, la¯ servant de culées, sont soumises à une poussée laté- rale dépendant de la largeur des voûtins entre culées. Pour empêcher de manière sûre qu'il se produise des tensions dan- gereuses et afin de ne pas trop charger les briques suspendues, l'éoartement des membrures de soutien ne doit point dépasser 500 à 700 mm. Pour cet écartement des membrures, les forces de compression avec lesquelles les voûtins droits agissent sur les culées sont si faibles qu'on peut supporter par des moyens simples les deux membrures situées aux extrémités du ciel.
Le ciel voûté représenté sur les Figs. 3 et 4 com- porte des membrures de soutien arquées constituées par des paires de briques 5, 5a dont les faces convergent de haut en bas et dont les parois latérales convergent de bas en haut.
Les voûtins compris entre les membrures sont constitués par des briques 6 en forme de pyramide tronquée.
Pour supporter les membrures aux deux extrémités du ciel, on emploie des cordes d'asbeste 7 qu'on coince entre des sommiers suspendus 8 et des poutres 9 posées sur les
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murs latéraux (Fig. 5). Les cordes d'asbeste constituent une culée élastique qui se laisse comprimer facilement quand le ciel subit une dilatation thermique, ce qui évite des tensions exagérées.
On construit le ciel en employant un cintre de manière que tant le poids des briques des membrures que le poids des briques cunéiformes des sections du ciel comprises entre les membrures soit intégralement supporté par le cintre et que les fils métalliques 2 de l'appareil porteur pendent sans tension. Par suite, lorsqu'on retire le cintre, le ciel se tasse, de sorte que des forces agissant dans le sens d'une fermeture des joints se produisent tant dans la direc- tion longitudinale que dans la direction transversale du ciel.
Lorsqu'on emploie pour la construction du ciel des briques de magnésite ou de magnésite chromées, on introduit dans les joints des tôles de fer ou des treillis de fil métallique qui s'apla- tissent sous l'effet de la dilatation thermique des briques.
Quand durant le service du four on constate que l'usure des briques a notablement progressé dans certaines parties des sections du ciel comprises entre les membrures, on peut exécuter la réparation sans interrompre le service, comme le montre la Fig. 6, en appliquant sur l'assise de bri- ques endommagée une assise de nouvelles briques 6a à laquelle les extrémités saillantes des briques de la membrure servent de culées.
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Sky for industrial furnaces.
Skies for large industrial ovens have the shape of vaults or suspended skies. In the vaults, clamped between abutments, the bricks are subjected to significant compressive forces which can lead to the dislocation of the structure and thus cause the separation of shards of brick. In addition, vaulted skies have the disadvantage that their repair is long and complicated, since in order to replace damaged bricks with new bricks it is necessary to mount a hanger such as those used in the construction of the sky.
In suspended skies, bricks suspended separately or in groups from a load-bearing device are not
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exposed to lateral compressive stresses and can be replaced without the aid of a hanger. However, from the point of view of thermal economy, suspended skies are not as advantageous as vaults tightly between abutments.
In fact, while with vaults supported by lateral abutments, it is possible to oppose heat losses due to the good thermal conductivity of highly refurbished bricks by applying an external insulating layer to the vault, insulation is necessary. inadmissible for suspended skies due to the risk of destruction of the iron suspension by oxidation. As a result, Siemens-Martin furnaces and metal smelting furnaces equipped with suspended skylights give rise to a significantly greater loss of valuable heat and thus require a greater expenditure of heat than furnaces with insulated vaults.
The object of the invention is to shape the skies of vaulted ovens in such a way that, even when the sky has a long span, the bricks are only subjected to relatively low compressive forces and that they can also be replaced. easily. To this end, in the furnace ceiling according to the invention, rows of bricks arranged at regular intervals have the form of abutments and serve as support frames for wedge-shaped bricks interposed between these rows of bricks. Preferably, the sections of the sky formed by the wedge-shaped bricks interposed between the frames are given the form of arches which rest on the frames, so that the sky is composed of frames and small-span vaults.
In these narrow arches, the compressive forces exerted on the bricks are notably lower than in the known long-span arches.
Support chords can either be clamped between abutments, such as brick systems in skylights.
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known vault, or be suspended in the manner of suspended skies. However, the suspension of the support members is preferable, as this simplifies the repair of the roof and prevents sagging or collapse of the vault in the event of uneven wear of different bricks.
In a preferred embodiment of the invention, the support frames are formed by bricks which are higher than the wedge-shaped bricks of the sky sections included between the frames and the ends of which project sufficiently above the sections of the roof. sky to be able to serve as cults for a second course of bricks.
In this way it becomes possible to repair during service and without replacing bricks damage due to wear of the bricks by superimposing on the bed of damaged bricks a bed of new bricks. In the case of suspended skies, the use of taller bricks for the support frames has the further advantage that the load-bearing device can be connected to the ends of the frame bricks so that the metal elements of the device. load bearing reel are located above an insulating layer applied to the sections of the sky between the members. In this way, the elements of the carrier device are removed from the influence of the insulation and cannot thus take temperatures high enough for oxidation to occur.
The suspended chord skies, in accordance with the invention, can be flat or arched. In the first case, the frames are formed by wedge-shaped bricks arranged in a straight line and having parallel joint surfaces and they support straight arches formed by bricks with wedge-shaped joint surfaces. In arched skies, both arched support frames and @
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sections of the sky between the frames are formed by bricks whose two pairs of opposite side walls converge in the form of a wedge and which are assembled together so that each brick constitutes on the one hand an element of a bearing arch between opposite side walls of the furnace and on the other hand an element of a straight vault supported by the frames.
Thanks to this special conformation, compressive forces preventing the production of gaps at the joints are exerted both in the longitudinal direction and in the transverse direction of the sky. For furnaces with basic linings this constitutes a notable advantage, since experience has shown that basic bricks are quickly destroyed when there are cracks at the joints.
The accompanying drawings show two exemplary embodiments of skies in accordance with the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section of a plane sky and
Fig. 2 is a cross section,
Fig. 3 is a longitudinal section of an arched sky and
Fig. 4 is a cross section thereof.
Fig. 5 shows an elastic support for the support members and
Fig. 6 shows part of the sky repaired after wear has occurred.
In the flat sky shown in Figs. 1 and 2, the horizontal support members are formed by bricks 1, juxtaposed in a straight line, fixed in pairs to metal wires 2 descending from a frame not shown in the drawing. The contiguous faces of each pair of bricks are parallel and the two side walls converge from bottom to top so that each pair of bricks has the shape of a truncated isosceles wedge. The pairs
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of suspended bricks 1, the serve as abutments for wedge-shaped bricks 3 of straight vaults which constitute the sections of the sky between the support frames.
The wedge-shaped bricks 3 are advantageously thinner and noticeably lower than the bricks 1, serving as abutments, so that the ends of the abutments, to which the supporting device is attached, project a corresponding distance above. of the insulating layer 4 applied to the straight arches. In this way it is ensured that the iron elements of the suspension are removed from the insulating effect of the insulating layer 4 and cannot undergo heating causing oxidation.
The bricks 3, just like the pairs of bricks 1, there serving as abutments, are subjected to a lateral thrust depending on the width of the arches between the abutments. In order to reliably prevent dangerous stresses from occurring and in order not to overload the suspended bricks, the spacing of the support members should not exceed 500 to 700 mm. For this spacing of the frames, the compressive forces with which the straight arches act on the abutments are so low that the two frames located at the ends of the sky can be supported by simple means.
The vaulted sky shown in Figs. 3 and 4 comprise arcuate support members formed by pairs of bricks 5, 5a whose faces converge from top to bottom and whose side walls converge from bottom to top.
The vaults included between the frames are formed by bricks 6 in the form of a truncated pyramid.
To support the frames at both ends of the sky, asbestos ropes 7 are used which are wedged between suspended springs 8 and beams 9 placed on the
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side walls (Fig. 5). The asbestos ropes constitute an elastic abutment which is easily compressed when the sky undergoes thermal expansion, which avoids exaggerated tensions.
The sky is built by using a hanger so that both the weight of the bricks of the frames and the weight of the wedge-shaped bricks of the sections of the sky included between the frames are fully supported by the hanger and that the metal wires 2 of the supporting device hang down. without tension. As a result, when the hanger is removed, the sky settles, so that forces acting in the direction of closing the joints occur both in the longitudinal direction and in the transverse direction of the sky.
When chrome-plated magnesite or magnesite bricks are used for the construction of the sky, iron sheets or wire mesh are introduced into the joints, which flatten out under the effect of the thermal expansion of the bricks.
When during the service of the furnace it is observed that the wear of the bricks has notably increased in certain parts of the sections of the sky between the frames, the repair can be carried out without interrupting the service, as shown in Fig. 6, by applying to the damaged brick course a course of new bricks 6a to which the protruding ends of the bricks of the frame serve as abutments.
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