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EP0430740B1 - Plaques de refroidissement pour hauts-fourneaux et installation de refroidissement mettant en oeuvre ce type de plaques - Google Patents

Plaques de refroidissement pour hauts-fourneaux et installation de refroidissement mettant en oeuvre ce type de plaques Download PDF

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Publication number
EP0430740B1
EP0430740B1 EP90403169A EP90403169A EP0430740B1 EP 0430740 B1 EP0430740 B1 EP 0430740B1 EP 90403169 A EP90403169 A EP 90403169A EP 90403169 A EP90403169 A EP 90403169A EP 0430740 B1 EP0430740 B1 EP 0430740B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
plates
cooling plate
blast furnace
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP90403169A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0430740A1 (fr
Inventor
Pierre Rollot
Alain Dufour
Lucien Delaitre
Bernard Thiel
François Graffeuille
Raymond Capelani
Hubert Dosda
Jean-Michel Dardart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forcast International
Original Assignee
Forcast International
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forcast International filed Critical Forcast International
Publication of EP0430740A1 publication Critical patent/EP0430740A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0430740B1 publication Critical patent/EP0430740B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor

Definitions

  • the present invention relates to a cooling plate used in metallurgical units whose walls are subjected to high heat fluxes such as for blast furnaces.
  • the present invention also relates to a cooling installation using this type of plate.
  • Modern blast furnaces are increasingly operated at speeds and pressure levels, such that the heat fluxes emitted can be, globally, locally and randomly important, and which it is necessary to capture and ensure their transfer, especially in the display areas, belly, bottom of tank, mid-tank and top of tank.
  • the shield does not reach temperature levels or does not undergo temperature variations with the formation of thermomechanical stresses, which can jeopardize its resistance to mechanical resistance.
  • the heat fluxes emitted in the different zones of the blast furnace must be captured by a heterogeneous system formed by the refractory lining, the cooling element, ie the cooling plate, the shielding, such that the cooling element fills a dual function of energetic cooling of the refractory and of screen for the passage of fluxes towards the shielding.
  • the cooling plates can be brought and maintained at a certain temperature to fulfill functions of heating or maintaining body temperature in any particle size form in order to evacuate their water content or bring them at a temperature necessary for their use.
  • the cooling plates consist of cast iron elements traversed in their mass by a network of tubes in which circulates a cooling flow which is generally water.
  • These cooling tubes open on one side of the cooling plates and pass through the shield, outside of which they are connected either to each other or to cooling tubes of an adjacent upper or lower plate.
  • the tubes thus connected determine the circulation lines of the fluid rising in a substantially vertical plane along the wall of the blast furnace, these lines being connected to an external circuit for circulation and cooling of the fluid.
  • the cooling plates must be designed in such a way that they ensure good heat exchange with the cooling fluid and with the refractory lining, while creating a screen for the heat flow propagating from the furnace to the shielding.
  • thermomechanical deformations and stresses resulting from high heat fluxes resist abrasion when the refractory lining has partially or completely disappeared and they must be able to be changed easily without having to enter the enclosure of the upper furnace.
  • Cooling installations are known, in particular blast furnaces, the cooling plates of which consist of a cast iron element of substantially parallelepiped shape, in which are embedded longitudinal tubes arranged parallel to each other, these tubes opening onto the same main face, respectively in the upper and lower part of the cooling plate, in a protective sheath, one of the original characteristics of which is the embossed shape from the side opposite to that where the cooling tubes open.
  • the cooling plates are lined with their refractory lining element directly on the steel site during the construction or repair of a blast furnace, which does not allow this operation to be carried out with all the care and quality controls. required.
  • EP-A-0337 271 discloses a cooling panel for a shaft furnace comprising a cast iron plate in which are embedded cooling pipes opening on one of the main faces of the plate. A thick layer of refractory concrete is applied to the other main face of the plate before mounting it and is molded on said other face of the plate on a profiled structure to improve the bonding of said layer.
  • US-A-1 376 617 is a hearth partition of an oven composed of a brick wall embedded in a box composed of a double envelope and in which a volume of water circulates.
  • the box is made up of two parallelepiped boxes assembled one inside the other and having hollow horizontal and vertical peripheral walls.
  • the subject of the present invention is a cooling installation having greater reliability, still ensuring uniformly and effective the role of screen in the passage of flows from the furnace to the shielding and allowing the refractory lining element to be placed directly in the workshop.
  • the present invention thus relates to a cooling plate of a blast furnace in which circulates a cooling fluid by means of internal tubes, characterized in that it has the shape of a "C" whose branches define two curbs horizontal lines between which a coating element of refractory material is inserted.
  • the present invention also relates to a cooling installation of a blast furnace using cooling plates defined above, said cooling plates being arranged in successive rings superimposed along the inner wall of the upper shield.
  • the installation shown in FIG. 1 comprises a blast furnace 1, against the internal wall of which are placed cooling plates of which only the internal conduits have been shown connected to each other, designated by the general reference 2.
  • the cooling plates indeed have internal tubes which open at different levels to the upper and lower parts of the latter, and are connected to the adjacent upper plate and to the plate adjacent immediately lower in a vertical plane, to define a circulation line formed by all of the internal tubes connected together.
  • a circular supply line 3, surrounding the blast furnace at its bottom, comprises a set of individual supply lines 4 which are respectively connected. at the inputs 5 of the circulation lines 2.
  • a circular return line 6, surrounding the blast furnace at a higher level, also comprises a set of individual return lines 7 connected to the outputs 8 of the circulation lines.
  • This set of vertical circulation lines constitutes a network placed along the shielding of the blast furnace which is connected respectively at its lower part to the supply circular 3 and at the upper part to the return circular 6.
  • This network of circulation lines is connected at each of its ends by means of the supply circulars 3 and return 6 to an external circuit, not shown.
  • Fig.1 there is shown, for the sake of simplification, only a supply circular and a return circular for a circulation line of the refrigerant.
  • the coolant which in the following description will be considered without limitation as being water, is introduced at different levels in the same vertical plane in different rows of the cooling plates.
  • each cooling plate 20 consists of a cast iron element of substantially parallelepiped shape having the shape of a "C" whose central part constitutes the body 21 of the plate and whose two branches define in the upper and lower part a curb 22 and 23 respectively horizontal and continuous.
  • the inputs 25a, 25b, 25c ... and the outputs 26a, 26b, 26c ... are distributed over three levels so as to define in the body 21 an alternation of short tubes 24a, 24c and 24e and long tubes 24b and 24d.
  • Each coping 22 and 23 is cooled for example by two transverse tubes 27a, 27b and 28a, 28a, 28b respectively arranged horizontally, the inlets 270a, 270b and 280a, 280b and the outlets 271a, 271b and 281a, 281b open onto the rear face of the cooling plate.
  • the horizontal tubes 25a, 27b and 28a and 28b allow the angles of the cooling plate 20 to be cooled more intensely, and provide, with all of the longitudinal tubes, homogeneously, the role of a screen in the passage of heat flows, by effective cooling of each of the cooling plates 20 and of all the plates which are adjoining them.
  • the number of horizontal tubes is a function of the position of the cooling plate 20 in the blast furnace.
  • the section of the horizontal tubes 27a, 27b, 28a and 28b is such that it is possible, by sufficient circulation speeds, greater than 2 m / s, to capture the flows emitted without requiring large flow rates, or to generate abnormally high pressure drops .
  • the speed of circulation of the cooling fluid in the vertical tubes 24a, 24b, 24c ... can be adjusted according to a cooling module.
  • the front face of the plate 20 located between the coping 22 and 23 has an embossing 30 (Fig. 2) whose waves are filled with a good conductive refractory product 31 of small particle size.
  • the thickness of the coping 22 and 23 is of the order of 200 mm.
  • the brick 32a resting on the undercut 22a is a key brick blocking all of the refractory bricks.
  • the bricks 32 can be mounted directly in the workshop during the manufacturing the plates with all the care and quality controls required, which cannot be perfectly applied during the usual period of construction or repairing the refractory walls of blast furnaces on the steel site.
  • the refractory covering element can be monolithic, for example made of refractory concrete poured between the coping 22 and 23 and in this case the undercut 22a forms a notch for holding said element on the plate 20.
  • this new generation of cooling plates makes it possible to obtain better contact between the cast iron and the refractory, a quality assurance of the implementation of the refractories and a saving of time during the operations of construction or repair of blast furnaces.
  • Each coping 22 and 23 has on its hot face an insert 33, for example made of silicon carbide, in particular of trapezoidal cross section with dovetail, for reinforcing said hot face (FIG. 2).
  • cooling plates 20 are arranged in successive rings A, B, C ... superimposed along the internal wall of the shield of the blast furnace and the internal tubes 24 of two adjacent plates in a vertical plane are interconnected so as to define a network of vertical circulation lines of the fluid, connected to the external circuit.
  • the plates 20 of a crown on two are offset in a horizontal plane, relative to the plates 20 of the adjacent upper ring A and C, of a cooling fluid circulation tube so as to form over the major part of the surface determined by said cooling plates lines 40 of identical lengths.
  • This definition makes it possible to obtain a uniform distribution of the cooling fluid.
  • Each plate 20 is fixed to the shield 41 using, on the one hand, a fixed point 42 for example in the lower part under controlled pressure on continuous seals 43 made of elastomer and insulating filling products 44 and, on the other hand, from a movable point 45 with sealing compensators 46 for example in the upper part of said plate 20 under controlled pressure on discontinuous seals 47 made of elastomer and insulating filling products 44.
  • Welded washers 48 are provided between the inlets 25 of the tubes 24 and the shield 41 at the fixed points 42, while sliding washers 49 are provided between the outlets 26 of the tubes 24 at the mobile points 45.
  • seals 50 which are mounted after placing said plates on the shield 41.
  • These seals 50 are constituted by example of a fibrous putty.
  • the installation according to the present invention makes it possible to have, for certain sensitive areas of the blast furnace, an even more efficient screen for the passage of heat flow, to irrigate the angular areas of the plates more intensely and to avoid the creation of 'more or less wide interfaces detrimental to heat transfer and conduction phenomenon through the assembly formed by the plates and the refractory wall.
  • cooling plates avoids the separation of the refractory lining from its support on the hot face, which makes it possible to fully benefit from the physicochemical qualities of the refractories.

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Description

  • La présente invention est relative à une plaque de refroidissement utilisée dans des unités métallurgiques dont les parois sont soumises à des flux de chaleur élevés tels que pour des hauts-fourneaux.
  • La présente invention a également pour objet une installation de refroidissement mettant en oeuvre ce type de plaques.
  • Les hauts-fourneaux modernes sont de plus en plus exploités à des allures et niveaux de pression, tels que les flux de chaleur émis peuvent être, globalement, localement et de manière aléatoire importants, et qu'il est nécessaire de les capter et d'assurer leur transfert, notamment dans les zones d'étalages, ventre, bas de cuve, mi-cuve et haut de cuve. En particulier, dans le cas d'unités autoportantes, il est indispensable que le blindage n'atteigne pas des niveaux de température ou ne subisse pas des variations de température avec formation de contraintes thermomécaniques, pouvant mettre en péril sa tenue aux résistances mécaniques.
  • Les flux thermiques émis dans les différentes zones du haut-fourneau doivent être captés par un système hétérogène formé du revêtement réfractaire, de l'élément refroidisseur, c'est à dire la plaque de refroidissement, du blindage, tel que l'élément refroidisseur remplisse une double fonction de refroidissement énergique du réfractaire et d'écran au passage des flux vers le blindage.
  • L'utilisation de telles plaques de refroidissement disposées entre la paroi interne du blindage et le revêtement réfractaire est nécessaire, en raison des variations des flux de chaleur inhérents aux techniques modernes d'exploitation des haut-fourneaux, ces variations pouvant être locales, rapides et aléatoires dans le temps.
  • Dans un autre domaine d'application, les plaques de refroidissement peuvent être portées et maintenues à une certaine température pour remplir des fonctions de chauffage ou de maintien en température de corps sous une quelconque forme granulométrique afin d'évacuer leur teneur en eau ou les porter à une température nécessaire à leur, utilisation.
  • Les plaques de refroidissement sont constituées d'éléments en fonte parcourus dans leur masse par un réseau de tubes dans lesquels circule un flux de refroidissement qui est en général de l'eau.
  • Ces plaques sont notamment décrites dans les FR-A-2 493 871 et FR-A-2 552 105.
  • Ces tubes de refroidissement débouchent sur une face des plaques de refroidissement et traversent le blindage, à l'extérieur duquel ils sont reliés soit entre eux, soit à des tubes de refroidissement d'une plaque adjacente supérieure ou inférieure. Les tubes ainsi reliés déterminent des lignes de circulation du fluide s'élevant dans un plan sensiblement vertical le long de la paroi du haut-fourneau, ces lignes étant raccordées à un circuit extérieur de circulation et de refroidissement du fluide.
  • Les plaques de refroidissement doivent être conçues de façon telle qu'elles assurent un bon échange thermique avec le fluide de refroidissement et avec le revêtement réfractaire, tout en créant un écran au flux thermique se propageant du four vers le blindage.
  • De plus, elles doivent résister aux déformations et sollicitations thermomécaniques résultant des flux de chaleur élevés, résister à l'abrasion lorsque le revêtement réfractaire aura disparu partiellement ou totalement et elles doivent pouvoir être changées facilement sans avoir à pénétrer dans l'enceinte du haut-fourneau.
  • Or les plaques de refroidissement connues ne satisfont pas toujours pleinement à ces conditions.
  • En effet, elles ne permettent pas de disposer pour certaines zones sensibles du haut-fourneau d'un écran encore plus efficace au passage des flux thermiques et d'irriguer de manière plus intense les zones angulaires des plaques.
  • D'autre part, elles présentent des imperfections qui conduisent à perdre plus ou moins totalement et plus ou moins rapidement le revêtement réfractaire, ce qui a pour conséquence de mettre les plaques en contact avec la charge du haut-fourneau, après seulement quelques années, sans avoir pu bénéficier totalement des qualités physico-chimiques des réfractaires utilisés en retardant de manière sensible le moment à partir duquel les plaques se trouvent soumises à des conditions plus contraignantes, le revêtement réfractaire étant disparu.
  • On connait des installations de refroidissement notamment de hauts-fourneaux dont les plaques de refroidissement sont constituées d'un élément en fonte de forme sensiblement parallélépipédique, dans lequel sont noyés des tubes longitudinaux disposés parallèlement les uns aux autres, ces tubes débouchant sur une même face principale, respectivement en partie haute et basse de la plaque de refroidissement, dans un fourreau protecteur dont l'une des caractéristiques originales réside dans la forme gaufrée de la face opposée à celle où débouchent les tubes de refroidissement.
  • Les plaques de refroidissement sont garnies de leur élément de revêtement réfractaire directement sur le site sidérurgique lors de la construction ou de la réfection d'un haut-fourneau, ce qui ne permet pas de réaliser cette opération avec tout le soin et les contrôles de qualité requis.
  • On connaît dans le EP-A-0337 271 un panneau de refroidissement pour four à cuve comprenant une plaque en fonte dans laquelle sont noyés des tuyaux de refroidissement s'ouvrant sur une des faces principales de la plaque. Une épaisse couche de béton réfractaire est appliquée sur l'autre face principale de la plaque avant le montage de celle-ci et est moulée sur ladite autre face de la plaque sur une structure profilée pour améliorer l'accrochage de ladite couche.
  • On connaît également dans le US-A-1 376 617 une cloison de foyer d'un four composée d'un mur en briques encastrées dans un caisson composé d'une double enveloppe et dans lequel circule un volume d'eau. Le caisson est constitué de deux boîtes parallélépipèdiques rassemblées l'une dans l'autre et comportant des parois creuses périphériques horizontales et verticale.
  • La présente invention a pour objet une installation de refroidissement présentant une fiabilité plus grande, assurant encore de manière homogène et efficace le rôle d'écran au passage des flux allant du four vers le blindage et permettant une mise en place de l'élement de revêtement réfractaire directement en atelier.
  • La présente invention a ainsi pour objet une plaque de refroidissement d'un haut fourneau dans laquelle circule un fluide de refroidissement au moyen de tubes internes, caractérisée en ce qu'elle a la forme d'un "C" dont les branches définissent deux margelles horizontales continues entre lesquelles est inséré un élément de revêtement en matériau réfractaire.
  • Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
    • au moins une des margelles comporte une contredépouille de blocage de l'élément de revêtement en matériau réfractaire.
    • L'élément de revêtement en materiau réfractaire est composé de briques réfractaires façonnées,
    • l'élément de revêtement en materiau réfractaire est monolithique, réalisé par coulée d'un béton réfractaire dans l'espace délimité par les margelles,
    • la brique s'appuyant sur la contredepouille est une brique débloquant l'ensemble des briques de l'élément de revêtement en matériau réfractaire,
    • la contredépouille est un cran de retenue de l'élément de revêtement monolithique.
    • une margelle comportant la contredépouille est située en partie haute de la plaque de refroidissement,
    • chaque margelle comporte une nappe horizontale d'au moins un tube de refroidissement en fonction de son emplacement dans le haut-fourneau,
    • chaque margelle comporte sur sa face chaude un insert de profil approprié pour le renforcement de ladite face chaude,
    • l'insert est en carbure de silicium.
  • La présente invention a également pour objet une installation de refroidissement d'un haut-fourneau à l'aide de plaques de refroidissement définies ci-dessus, lesdites plaques de refroidissement étant disposées en couronnes successives superposées le long de la paroi interne du blindage du haut-fourneau et étant traversées par des tubes internes où circule un fluide de refroidissement, les entrées et les sorties desdits tubes internes étant situées à des niveaux différents, les tubes internes de deux plaques adjacentes dans un plan vertical étant reliés entre eux de façon à définir un réseau de lignes de circulation verticales du fluide, relié à un circuit extérieur, caractérisée en ce que les plaques de chaque couronne sont, par rapport aux plaques de la couronne adjacente, décalées dans un plan horizontal d'au moins un tube de refroidissement de façon à former sur la majeure partie de la surface desdites plaques des lignes de longueurs identiques.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • la Fig. 1 est une vue schématique générale. de l'installation de refroidissement adaptée à un haut-fourneau,
    • la Fig. 2 est une vue en élévation latérale d'une plaque de refroidissement,
    • la Fig. 3 est une vue de la face arrière de la plaque de refroidissement de la Fig. 1,
    • la Fig. 4 est une vue de dessus de la plaque de refroidissement de la Fig. 1,
    • la Fig. 5 est une vue développée partielle du réseau de lignes de circulation du fluide de refroidissement sur une partie de la circonférence totale du haut fourneau,
    • la Fig. 6 est une vue partielle en élévation latérale montrant la fixation de deux plaques de refroidissement sur le blindage du haut-fourneau.
  • L'installation représentée à la Fig. 1 comporte un haut fourneau 1, contre la paroi interne duquel sont placées des plaques de refroidissement dont seule les conduites internes ont été représentées reliées les unes aux autres, désignées par la référence générale 2. Les plaques de refroidissement comportent en effet des tubes internes qui débouchent à différents niveaux aux parties haute et basse de ces dernières, et sont reliées à la plaque adjacente immédiatement supérieure et à la plaque adjacente immédiatement inférieure dans un plan vertical, pour définir une ligne de circulation constituée par l'ensemble des tubes internes reliés entre eux.
  • Une conduite circulaire d'alimentation 3, entourant le haut fourneau à sa partie inférieure, comporte un ensemble de conduites individuelles d'alimentation 4 qui sont respectivement branchées. aux entrées 5 des lignes de circulation 2. Une conduite circulaire de retour 6, entourant le haut-fourneau à un niveau supérieur, comprend également un ensemble de conduites individuelles de retour 7 branchées aux sorties 8 des lignes de circulation. Cet ensemble de lignes de circulation verticales constitue un réseau placé le long du blindage du haut-fourneau qui est relié respectivement à sa partie basse à la circulaire d'alimentation 3 et à la partie haute à la circulaire de retour 6.
  • Ce réseau de lignes de circulation est relié à chacune de ses extrémités par l'intermédiaire des circulaires d'alimentation 3 et de retour 6 à un circuit extérieur, non représenté.
  • Sur la Fig.1, on n'a représenté, dans un but de simplification, qu'une circulaire d'alimentation et une circulaire de retour pour une ligne de circulation du fluide réfrigérant.
  • En fait, le fluide de refroidissement, qui dans la suite de la description sera considéré à titre non limitatif comme étant de l'eau, est introduit à différents niveaux dans un même plan vertical suivant des rangs différents des plaques de refroidissement.
  • Comme représenté sur les Figs 2 à 4, chaque plaque de refroidissement 20 est constituée d'un élément en fonte de forme sensiblement parallélépipédique ayant la forme d'un "C" dont la partie centrale constitue le corps 21 de la plaque et dont les deux branches définissent en partie haute et basse une margelle respectivement 22 et 23 horizontale et continue.
  • Dans le corps 21 de la plaque 20 sont noyés des tubes longitudinaux 24a, 24b, 24c... disposés verticalement, parallèlement les uns aux autres et. par exemple au nombre de cinq (Fig. 3).
  • Sur la face arrière de la plaque 20 débouchent les entrées 25a, 25b, 25c... et les sorties 26a, 26b, 26c... des tubes de refroidissement 24a, 24b, 24c....
  • Les entrées 25a, 25b, 25c... et les sorties 26a, 26b, 26c... sont réparties sur trois niveaux de façon à définir dans le corps 21 une alternance de tubes courts 24a, 24c et 24e et de tubes longs 24b et 24d.
  • Chaque margelle 22 et 23 est refroidie par exemple par deux tubes transversaux respectivement 27a, 27b et 28a, 28b disposés horizontalement dont les entrées 270a, 270b et 280a, 280b et les sorties 271a, 271b et 281a, 281b débouchent sur la face arrière de la plaque de refroidissement.
  • Les tubes horizontaux 25a, 27b et 28a et 28b permettent de refroidir de façon plus intense les angles de la plaque de refroidissement 20, et assurent avec l'ensemble des tubes longitudinaux, de manière homogène, le rôle d'écran au passage des flux thermiques, par un refroidissement efficace de chacune des plaques 20 de refroidissement et de l'ensemble des plaques qui leur sont mitoyennes.
  • Le nombre de tubes horizontaux est fonction de la position de la plaque de refroidissement 20 dans le haut-fourneau.
  • La section des tubes horizontaux 27a, 27b, 28a et 28b est telle que l'on puisse par des vitesses de circulation suffisantes, supérieures à 2m/s, capter les flux émis sans nécéssiter des débits importants, ni engendrer des pertes de charge anormalement élevées.
  • La vitesse de circulation du fluide de refroidissement dans les tubes verticaux 24a, 24b, 24c... peut être ajustée en fonction d'un module de refroidissement.
  • La face avant de la plaque 20 située entre les margelles 22 et 23 comporte un gaufrage 30 (Fig. 2) dont les ondes sont remplies avec un produit 31 réfractaire bon conducteur de faible granulométrie.
  • L'épaisseur des margelles 22 et 23 est de l'ordre de 200 mm. Au moins une des margelles, par exemple la margelle 22 dans l'exemple représenté à la Fig.2, comporte une contredépouille 22a permettant de bloquer par exemple les briques 32 notamment en carbure de silicium lié au nitrure et formant le revêtement réfractaire.
  • La brique 32a s'appuyant sur la contredépouille 22a est une brique clé bloquant l'ensemble des briques réfractaires.
  • Grâce à la forme en "C" de la plaque de refroidissement 20 les briques 32 peuvent être montées directement en atelier lors de la fabrication des plaques avec tout le soin et les contrôles de qualité requis, qui ne peuvent être parfaitement appliqués lors de la période habituelle de la construction ou réfection des parois réfractaires des hauts-fourneaux sur le site sidérurgique.
  • L'élément de revêtement réfractaire peut être monolithique par exemple en béton réfractaire coulé entre les margelles 22 et 23 et dans ce cas la contredépouille 22a forme un cran de maintien dudit élément sur la plaque 20.
  • Ainsi, cette nouvelle génération de plaques de refroidissement permet d'obtenir un meilleur contact entre la fonte et le réfractaire, une assurance qualité de mise en oeuvre des réfractaires et un gain de temps lors des opérations de construction ou réfection des hauts-fourneaux.
  • Chaque margelle 22 et 23 comporte sur sa face chaude un insert 33, par exemple en carbure de silicium, en particulier de section droite trapezoïdale à queue d'aronde, de renforcement de ladite face chaude (Fig.2 ).
  • Si l'on se reporte à la Fig. 5, on constate que les plaques de refroidissement 20 sont disposées en couronnes successives A, B, C... superposées le long de la paroi interne du blindage du haut-fourneau et les tubes internes 24 de deux plaques adjacentes dans un plan vertical sont reliés entre eux de façon à définir un réseau de lignes de circulation verticales du fluide, relié au circuit extérieur.
  • Comme on peut le voir sur la Fig. 5, les plaques 20 d'une couronne sur deux, par exemple les plaques 20 des couronnes B et D, sont décalées dans un plan horizontal, par rapport aux plaques 20 de la couronne adjacente supérieure A et C, d'un tube de circulation du fluide de refroidissement de façon à former sur la majeure partie de la surface déterminée par lesdites plaques de refroidissement des lignes 40 de longueurs identiques.
  • Cette définition permet d'obtenir une répartion uniforme du fluide de refroidissement.
  • En se reportant maintenant à la Fig. 6 on va décrire la fixation des plaques 20 sur le blindage 41 du haut-fourneau.
  • Chaque plaque 20 est fixée sur le blindage 41 à l'aide, d'une part, d'un point fixe 42 par exemple en partie basse en pression controlée sur des joints continus 43 en élastomère et produits isolants de remplissage 44 et, d'autre part, d'un point mobile 45 avec des compensateurs d'étanchéité 46 par exemple en partie haute de ladite plaque 20 en pression controlée sur des joints discontinus 47 en élastomère et produits isolants de remplissage 44.
  • Des rondelles soudées 48 sont prévues entre les entrées 25 des tubes 24 et le blindage 41 au niveau des points fixes 42, tandis que des rondelles glissantes 49 sont prévues entre les sorties 26 des tubes 24 au niveau des points mobiles 45.
  • Ces dispositifs permettent le mouvement relatif entre les plaques 20 et le changement éventuel de ces dernières en fin de campagne du haut-fourneau, dans un délai très court sans avoir à pénétrer à l'intérieur de celui-ci.
  • Entre deux plaques de refroidissement adjacentes 20 sont prévus des joints 50 qui sont montés après mise en place desdites plaques sur le blindage 41. Ces joints 50 sont constitués par exemple d'un mastic fibreux.
  • L'installation selon la présente invention permet de disposer pour certaines zones sensibles du haut-fourneau d'un écran encore plus éfficace au passage du flux thermique, d'irriguer de manière plus intense les zones angulaires des plaques et d'éviter la création d'interfaces plus ou moins larges préjudiciables au transfert thermique et phénomène de conduction à travers l'ensemble formé par les plaques et la paroi réfractaire.
  • De plus, la forme particulière des plaques de refroidissement évite la désolidarisation du revêtement réfractaire de son appui sur la face chaude ce qui permet de bénéficier totalement des qualités physico-chimiques des réfractaires.

Claims (12)

  1. Plaque de refroidissement d'un haut-fourneau dans laquelle circule un fluide de refroidissement au moyen de tubes internes (24a, 24b, 24c...), caractérisée en ce qu'elle a la forme d'un "C" dont les branches définissent deux margelles horizontales continues (22, 23) entre lesquelles est inséré un élément de revêtement en matériau réfractaire.
  2. Plaque de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une des margelles (22, 23) comporte une contredépouille (22a) de blocage de l'élément de revêtement en matériau réfractaire.
  3. Plaque de refroidissement selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'élément de revêtement en matériau réfractaire est composé de briques (32) réfractaires façonnées.
  4. Plaque de refroidissement selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'élément de revêtement en matériau réfractaire est monolithique, réalisé par coulée d'un béton réfractaire dans l'espace délimité par les margelles (22, 23).
  5. Plaque de refroidissement selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la brique (32a) s'appuyant sur la contredépouille (22a) est une brique clé bloquant l'ensemble des briques (32) de l'élément de revêtement en matériau réfractaire.
  6. Plaque de refroidissement selon les revendications 1, 2 et 4 caractérisée en ce que la contredépouille (22a) est un cran de maintien de l'élément de revêtement monolithique.
  7. Plaque de refroidissement selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'une margelle (22) comportant la contredépouille (22a) est située en partie haute de ladite plaque de refroidissement (20).
  8. Plaque de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque margelle (22, 23) comporte une nappe horizontale d'au moins un tube de refroidissement (27a, 27b, 28a, 28b) en fonction de son emplacement dans le haut-fourneau (1).
  9. Plaque de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque margelle (22, 23) comporte sur sa face chaude un insert (33) de profil approprié pour le renforcement de ladite face chaude.
  10. Plaque de refroidissement selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'insert (33) est en carbure de silicium.
  11. Installation de refroidissement d'un haut-fourneau à l'aide de plaques de refroidissement selon l'une des revendications précédentes, lesdites plaques de refroidissement (20) étant disposées en couronnes successives superposées le long de la paroi interne du blindage (41) du haut-fourneau (1) et étant traversées par des tubes internes (24a, 24b, 24c...) où circule un fluide de refroidissement, les entrées (25a, 25b, 25c...) et les sorties (26a, 26b, 26c...) desdits tubes internes étant situées à des niveaux différents, les tubes internes (24a, 24b, 24c...) de deux plaques adjacentes (20) dans un plan vertical étant reliés entre eux de façon à créer un réseau de lignes (40) de circulation sensiblement verticales du fluide, relié à un circuit extérieur, caractérisée en ce que les plaques (20) de chaque couronne sont, par rapport aux plaques (20) de la couronne adjacente, décalées dans un plan horizontal d'au moins un tube de refroidissement de façon à former sur la majeure partie de la surface desdites plaques (20) des lignes (40) de longueurs identiques.
  12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que chaque plaque de refroidissement (20) est fixée en pression contrôlée contre le blindage (41) du haut-fourneau à l'aide, d'une part, de points fixes (42) en partie basse ou haute de ladite plaque (20) sur des joints continus (43) en élastomère et produits isolants de remplissage (44) et, d'autre part, de points mobiles (45) avec compensateur d'étanchéité (46) en partie haute ou en partie basse de ladite plaque (20) sur des joints discontinus (47) en élastomère et produits isolants de remplissage (44).
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