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LU82184A1 - Plaque de refroidissement pour four a cuve et procede pour sa fabrication - Google Patents

Plaque de refroidissement pour four a cuve et procede pour sa fabrication Download PDF

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LU82184A1
LU82184A1 LU82184A LU82184A LU82184A1 LU 82184 A1 LU82184 A1 LU 82184A1 LU 82184 A LU82184 A LU 82184A LU 82184 A LU82184 A LU 82184A LU 82184 A1 LU82184 A1 LU 82184A1
Authority
LU
Luxembourg
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plate
cooling
cooling plate
blind holes
welded
Prior art date
Application number
LU82184A
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English (en)
Inventor
H Fischer
B Henneken
B Kammerling
H Bunemann
Original Assignee
Gutehoffnungshuette Sterkrade
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Publication date
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B1/24—Cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
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    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
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Description

D-80/04
-f>" y....."*î-P“ ^GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG
r Brevet N®.........ft.............!.........P ? du .....20^02.1980......................... Monsieur le Ministre ..... rs&açSÔ de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes
Titre delivre : ........................................
Service de la Propriété Industrielle LUXEMBOURG
Demande de Brevet d’invention I. Requête
Société dite:Gutehoffnungshütte Sterkrade AG,Oberhausen 11 4200,Postfach m - .....IX'1ö2~TÖ7Äiremagne'Te3¥räTe”eF,^oci¥te“^rte:KaBeI-'^nd,,^iFäIIwerTii.e...........................
: Gutehoffnungshütte AG,3000 Hannover 1,Postfach 260,Allemagne Fédérale, .....reprisëntéës"'"par""Jean'Waxweiler^21-25"TlTee'"ScWfFëÎ’iXûxemB’ônrgi^gis¥ânF en .....quatfré“ de mandataire...........................................................................................................................................................................................................
dépose........ ce ...................V'ingt---'-fév-r-i-er---ffiil ïieuf--c-ent-quatr.e^vingt·......................................(3) à ....15...QQ..........heures, au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : ........................................................................................................................................................................................................................................................................................(4) .....Plaque de refroidissement pour four à cuve et procédé pour sa......................................................
fabrication.
déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont) : ...Horst Fischer,Meller-Land-Strasse 60,4500 Osnabrück,Allemagne Fédérale Hermann Bunemann,In der Strothe 6,4500 Osnabrück,Allemagne Fédérale .....Bernhard'HënnëkënjOâmB’ürgé^.....
Bruno Kämmerling,Albrecht-Dürer-Strasse 18,4220 Dinslaken,Allemagne Fédérale 2. la délégation de pouvoir, datée de ............QJlëFJïéikéêÎ!·._____________________ le _________.....
3. la description en langue..................................................de l’invention en deux exemplaires ; 4.............?:................. planches de dessin, en deux exemplaires ; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le ........vingt.....f.év.r.i.er....mil....ne.uf.....c.ent.....qu..atr.er.v.ingt.___________________________________________________________________________________________________________ revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6)JïSïSÏ.__________________________déposée») en (V) AlU-g« FM*r«l«________________________________ le ....ving.t-six.Jlv.ri.e.r...ml..neu.f ..cent....so^ ____________________________________(8> P 29 07 511.4_________________________________________________________________________________________________________________________________________________ BôcXëte^iÎ¥FGüÎëHôïÏQÜhgsÎüiEtë"Sterïcrâ3'ë'^^”iët ............................................................
au nom de S-oeiété- dîfce ΗKabel—-tmd·-Metai'l'werke" 'Gtrtehö'f fnungshütte " AG..............................® élit domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg -----------------------------------
Jean Waxwuj.Ier721~25 Allée S chef fer. Luxembourg_____________________________________________________________________________________ (H» sollicite la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à....................!..________________________mois.
Le ........l.........mandata.ir.e...............................
- * -----......------------------------------------ I I Π. Procès-verbal de Dépôt J * La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, en date du : 20.02.1980
Pr. le Ministre à 15.00 heures / l’Économie Nationsiel et .dés Classes Moyennes, ir • / ^ {. ë £ ÎJr/ w -»·» - l'2. JS# // \ A 68007 ........ ) *.
* 1 R.V. Ref : 2214 h “fofof
BREVET D·INVENTION
PLAQUE DE REFROIDISSEMENT POUR FOUR A CUVE ET PROCEDE POUR SA FABRICATION
Société dite s GUTEHOFFNUNGSHUTTE STERKRADE AG
&
Société dite î KABEL- UND METALLWERKE GUTEHOFFNUNGSHUTTE AG
(Inventeurs : Horst FISCHER, Hermann BUNEMANN,
Bernhard HENnekek et Bruno KAMMERLZKC)
Convention Internationale - Priorité d'une demande do brevet déposée en République Fédérale d'Allemagne le 2$ février 1979 sous le η* P 29 07 511.4 au nom des demanderesses * 1 .- . L’invention concerne une plaque de refroidis sement pour un four à cuve muni d’un revêtement réfractaire, notamment pour un haut-fourneau, plaque de refroidissement constituée de cuivre ou de cuivre faiblement allié avec des 5 canaux de fluide de refroidissement disposés à l’intérieur de cette plaque.
De telles plaques de refroidissement sont disposées de façon classique entre l’enveloppe du four et le revêtement réfractaire de ce four et sont raccordées au 10 système de refroidissement du four à cuve. Sur la face tournée vers l’intérieur du four les éléments de refroidissement sont partiellement garnis de matériau réfractaire.
On connaît des plaques de refroidissement dans lesquelles les canaux de refroidissement sont constitués par des 15 tubes insérés dans l'acier coulé. Ces plaques assurent une évacuation de la chaleur réduite"par suite de la conductibilité thermique réduite de l'acier coulé et par suite de la résistance thermique entre les tubes de refroidissement et le corps de la plaque résistance causée par une couche d'oxyde ou une couche d'air.
20 Dans le cas d'un endommagement du revêtement réfractaire du four après un certain temps de fonctionnement la surface interne des plaques de refroidissement est directement exposée à la température du four. Comme cette température se situe très au-dessus de la température de fusion de l'acier 25 coulé et que les résistances internes de passage des plaques de refroidissement aboutissent à un refroidissement insuffisant des faces chaudes des plaques, une usure accélérée des plaques en acier coulé est inévitable et leur durée de vie se trouve limitée de façon correspondante.
3Q On connaît par ailleurs des plaques en fonderie de cuivre, dans lesquelles les canaux de refroidissement sont soit constitués par des tubes insérés au moulage ou bien moulés b directement. La structure du cuivre de fonderie n’est pas si homogène et si dense que celle du cuivre forgé ou laminé. En 35 conséquence la conductibilité calorifique du cuivre coulé est plus mauvaise et sa solidité moins grande. Dans le cas de’ tubes insérés au moulage une couche d'oxyde entre le tube et le bloc de cuivre gêne la conductibilité thermique. Dans le cas de canaux moulés directement les parois sont plus ou moins 40 rugueuses e't inégales et en outre du sable des noyaux y adhère f 2 ο “ * fréquemment <, si bien qu'on est également en présence d'une mauvaise transmission de la chaleur.
La présente invention a pour· but de créer une plaque de refroidissement qui assure un refroidissement régulier 5 et amélioré du revêtement réfractaire du four et du blindage du four9 afin de permettre de plus longues durées de vie.
A cet effet l'invention concerne une plaque de refroidissement caractérisée en os qu'elle est fabriquée à partir d'un bloc brut forgé ou laminé et que les canaux de 10 refroidissement sont des perçages borgnes s'étendant verticalement Réalisés par forage mécanique profond.
La plaque de refroidissement conforme à l'invention offre les avantages suivants s
Sa structure est beaucoup plus dense et 15 homogène que celle des plaques en fonderie de cuivre. Des rotasures comme il en apparait fréquemment sur les plaques de fonderie de cuivre sont ici excluesjd'où un déchet plus réduit. Les valeurs caractérisant la solidité se situent à des niveaux plus élevés et la conductibilité calorifique est 20 plus régulière et plus élevée que celle des plaques de cuivre moulées. L'emplacement prévu pour les perçages en hauteur et latéralement est respecté de façon très précise et une évacuation régulière de la chaleur est ainsi assurée. Dans le cas ou la plaque de refroidissement comporte sur sa face tournée vers 25 l'intérieur du four un revêtement avec des blocs réfractaires ou en matériaux réfractaires, la surface de chauffe de la plaque est diminuée et dans le cas de détériorations du revêtement réfractaire du four le prélèvement de chaleur à partir du processus se déroulant dans le four est limité. Ceci 30 est important car on doit compenser par un apport plus important ♦ de combustible dans le four la chaleur ainsi extraite inutile-: · ment. Par ailleurs le refroidissement de la plaque doit être suffisamment intensif pour que la température de la face chaude de la plaque se maintienne très au-dessous de la température 35 de ramollissement du cuivre.
D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager des variantes avantageuses de la plaque de refroidissement définie ci-dessus.
L'invention concerne en outre un procédé pour 2|_o la réalisation d'une plaque de refroidissement conforme à l'in- 3ο- vention. Ce procédé est caractérisé en ce que tout d'abord on lamine ou on forge un bloc de cuivre pour en faire une plaque, que l'on réalise ensuite à l'intérieur de cette plaque par forâge profond à partir d'une extrémité frontale des perçages borgnes s'étendant en direction longitudinale presque sur la totalité de la longueur de la plaque, que l'on étanche ces perçages borgnes par brasure ou soudure de bouchons filetés et que l'on réalise à partir de la face arrière de la plaque des alésages de liaison aboutissant aux extrémités des perçages jq borgnes, et que finalement des pièces de raccordement avec un appendice en tube fileté pour amener ou évacuer le fluide de » refroidissement sont soudées ou brasées sur les alésages de liaison. Dans le cas où deux des perçages borgnes ou plus débouchent dans les canalisations collectrices, les alésages 1 cj de liaison sont pratiqués dans ces canalisations collectrices.
Le procédé se distingue par son efficacité élevée et aboutit à des plaques de refroidissement d'une haute précision dimensionnelle, d'une grande solidité et d'une conductibilité thermique élevée et uniforme, 20 L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à des exemples de réalisation représentés schématiquement sur les dessins ci-joints dans lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation d'une plaque de refroidissement conforme à l'invention, 25 - la figure 2 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 1 , - la figure 3 est une coupe selon la ligne B-B de la figure 1, - la figure 4 est une vue en élévation d'un 30 autre exemple de réalisation d'une plaque de refroidissement * conforme à l'invention, - = la figure 5 est une coupe selon la ligne D-D de la figure 4.
A partir d'un bloc en cuivre ou en cuivre 35 faiblement allié on réalise tout d'abord par forgage ou laminage une plaque, qui est ensuite dégauchie, La plaque 1 est ensuite fraisée sur ses côtés étroits et sur sa face arrière, des appendices tubulaires 2^pouvant être préalablement rapportés au forgeage^restant en place. Sur la plaque 1 ainsi 40 préparée sont réalisés à partir d'une face frontale des perçages 4.- borgnes 3sces perçages du fait de leur grande longueur étant réalisés par forage profond. Les perçages borgnes 3 sont bouchés par soudure ou bien brasure comme celà est représenté en 4.
Avec les appendices tubulaires 2 sont ensuite soudés ou brasés 5 des tronçons de tube 5 sur lesquels^après le montage de la plaque dans le four^des canalisations non représentées plus en détail pour amener et évacuer le fluide de refroidissement peuvent être raccordées. Après ce processus opératoire la face jusqu’à maintenant non usinée de la plaque est usinée par fraisage de façon à ménager des rainures 6 pour recevoir le matériau réfractaire. Le profil des voiles 7 peut être quelconque mais doit être comme celà est représenté dans la partie inférieure de la figure 2 en forme de trapèze de façon qu'il y ait un effet de contre-dépouille assurant un ancrage du matériau réfractaire à l'intérieur des rainures 6. Après le fraisage des rainures 6 la plaque de refroidissement terminée 1 est dégauchie à la demande et éventuellement un crochet de transport 8 est vissé dans un perçage adéquat non représenté plus en détail. Pour la fixation de la plaque de refroidissement 20 1 sur le blindage du haut-fourneau des perçages filetés 9 répartis aussi régulièrement que possible peuvent encore être effectués. La plaque a une conformation légèrement cônique en direction longitudinale et est ainsi adaptée à la forme du four. Les intervalles entre les différentes plaques de refroidis-25 sement sont ainsi maintenus uniformément petits pour assurer le refroidissement souhaité des surfaces»
Comme on peut le voir notamment sur la figure 3 les côtés étroits de la plaque 1 sont chanfreinés ou biseautés. Cette disposition est nécessaire afin que les plaques de refroi-30 dissement 1 puissent être disposées sur la charpente du four à cuve en formant un polygone se rapprochant d'une forme » circulaire.
Sur les figures 4 et 5 est représenté un autre exemple de réalisation d'une plaque de refroidissement conforme 35 à l'invention. Tandis que la plaque de refroidissement 1 d'après les figures 1 à 3 est susceptible d'être mise en oeuvre avantageusement dans le cas d'un revêtement réfractaire du four à l'aide de blocs placés dans les rainures 6, les plaques de refroidissement selon les figures 4 et 5 sont mises en ^0 oeuvre dans le cas d'un revêtement avec une masse réfractaire.
5 *-
Sur la face de la plaque de refroidissement 1 tournée vers l’intérieur du four sont après fraisage soudés ou brasés des tronçons de tube 10e Ces tronçons de tube 10 -mais on peut également utiliser des goujons - sont insérés 5 sur la surface de la plaque de refroidissement 1 » A cet effet des évidements 11 sont prévus qui sont avantageusement obtenus par fraisage0 Le tronçon de tube 10 s'applique alors par une extrémité froniale sur la plaque de refroidissement 1 dans la zone de l'évidement 110 Une bonne transmission de la 10 chaleur à partir des tronçons de tube 10 vers la plaque de refroidissement 1 est ainsi obtenue» Le cordon de soudure 12 est également prévu de façon telle que la transmission de la . chaleur soit favorisée» Les évidements 11 s'élargissent côniquement si bien qu'après la mise en place des tronçons 15 de tube 10 le matériau de soudure ou de brasure remplit l'espace intermédiaire en forme de V. En outre le cordon de soudure est encore remonté contre le tronçon de tube 10. Mais les tronçons de tube 10 peuvent également être soudés directement sur la face interne de la plaque de refroidissement sans 20 les évidements 11» Par le choix du matériau constituant l'apport de soudure ou de brasage on doit veiller à ce que ce matériau présente également une bonne conductibilité thermique»
Les plaques de refroidissement selon l'invention présentent des propriétés de refroidissement optimales. Grâce 25 à la réalisation des perçages borgnes 3 dans la plaque laminée ou forgées un refroidissement uniforme est assuré sur l'ensemble de la surface»

Claims (7)

  1. 6ο- r 1. = Plaque de refroidissement pour un four à cuve muni d’un revêtement réfractaire, notamment pour un hautfourneau, plaque de refroidissement constituée de cuivre ou de 5 cuivre faiblement allié avec des canaux de fluide de refroidissement disposés à l’intérieur de cette plaque, plaque caractérisée en ce qu'elle est fabriquée à partir d'un bloc brut forgé ou laminé et que les canaux de refroidissement sont des perçages borgnes (3) s'étendant verticalement réalisés par 10 forage mécanique profond. 2, - Plaque de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les perçages borgnes (3) sont fermés de façon étanche à leur extrémité par des bouchons (4) soudés ou brasés*de préférence des bouchons filetés. 15 3.- Plaque de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que i deux perçages borgnes (3)> ou plus, débouchent en haut et en bas dans des canaux collecteurs s'étendant horizontalement et t comportant une section transversale supérieure à celle des 20 perçages borgnes (3) et dans lesquels circule respectivement un débit commun d'alimentation ou d'évacuation en fluide de refroidissement.
  2. 4.- Plaque de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisée en ce que 25 le débit d'alimentation et d'évacuation passe par des alésages débouchant dans les perçages borgnes (3) à l'extrémité inférieure et supérieure ou bien dans les canaux collecteurs, des tronçons de tube (5) de préférence des tronçons de tube filetés étant soudés ou brasés sur ces alésages, go 5e- Plaque de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que « la face de la plaque de refroidissement (l) tournée vers l'intérieur du four comporte des rainures usinées (6) s'étendant horizontalement pour recevoir le matériau réfractaire. 25 6,- Plaqus de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5» caractérisée en ce que la surface tournée vers 1|intérieur du four de la plaque de refroidissement (1) comporte des supports soudés (10) pour la masse réfractaire, le cordon de soudure (12) de chaque support (10) étant dimensionné de'façon telle que la chaleur peut être 7.- éliminée sans accumulation de ces supports vers le corps de la plaque de refroidissement. 7e- Plaque de refroidissement selon la revendication 6, caractérisée en ce que les supports sont des tronçons 5 de tube (10) en cuivre ou en cuivre faiblement allié, mis en place dans des évidements (il) s’élargissant côniquement et . soudés ou bien brasés.
  3. 8.- Procédé pour la réalisation d’une plaque de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 10 à 7, caractérisé en ce que tout d’abord on lamine ou on forge un bloc de cuivre pour en faire une plaque, que l’on réalise » ensuite à l’intérieur de cette plaque par forage profond à partir d'une extrémité frontale des perçages borgnes s'étendant en direction longitudinale presque sur la totalité de la 15 longueur de la plaque, que l'on étanche ces perçages borgnes par brasure ou soudure de bouchons filetés et que l'on réalise à partir de la face arrière de la plaque des alésages de liaison aboutissant aux extrémités des perçages borgnes, et que finalement des pièces de raccordement avec un appendice 20 en tube fileté pour amener ou évacuer le fluide de refroidissement sont soudées ou brasées sur les alésages de liaison.
  4. 9·- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en que la plaque forgée ou laminée est dégauchie.
  5. 10.- Procédé selon l'une quelconque des reven-25 dilations 8 et 9» caractérisé en ce que la plaque, de préférence après dégauchissage, est fraisée sur ses côtés étroits et sur une de ses faces planes, des appendices tubulaires étant ménagés sur cette face plane au voisinage de chaque alésage de liaison à réaliser. 30 11.- Procédé selon l'une quelconque des reven dications 8 à 10, caractérisé en ce que à partir de la face * sur laquelle sont disposés les appendices tubulaires des perçages filetés répartis aussi régulièrement que possible sont effectués pour permettre la fixation de la plaque sur le blin-35 dage du haut-fourneau.
  6. 12,- Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que sur la face de la plaque tournée vers l'intérieur du four sont usinées mécaniquement, de préférence fraisées, des rainures s'étendant en direction k0 horizontale pour recevoir le matériau réfractaire. 8,-
  7. 13,- Procédé selon l'une quelconque des reven dications 8 à 12, caractérisé en ce que sur la face de la plaque tournée vers l'intérieur du four sont soudés des supports en forme de tronçons de tubes ou de goujons. 5 14„~ Procédé selon l'une quiconque des reven dications 8 à 13, caractérisé en ce que dans l'une des extrémités frontales est réalisé un perçage fileté dans lequel est ensuite vissé un crochet pour permettre le transport de la plaque. 10 15·- Procédé selon l’une quelconque des reven dications 8 à 14, caractérisé en ce que la plaque est finalement dégauchie à la demande. * *
LU82184A 1979-02-26 1980-02-20 Plaque de refroidissement pour four a cuve et procede pour sa fabrication LU82184A1 (fr)

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