<Desc/Clms Page number 1>
Réchauffeur d'air pour hauts fourneaux.
Dans la littérature on trouve de nombreuses propositions pour l'exécution des réchauffeurs d'air connus, pour hauts fourneaux, travaillant par récupération, sous forme de ré- chauffeurs d'air, à tubes d'acier, fonctionnant suivant ce procédé. Mais aucune de ces propositions n'a pénétré dans la pratique et, par suite, aucune de ces solutions n'a abouti pratiquement à. un succès.
Ces échecs pourraient, suivant les recherches récentes, être dus à ce qu'on n'a pas assez tenu compte du fait que tous les aciers, même ceux qui résistent aux hautes températures, manifestent à ces hautes températu- res une résistance mécanique permanente extrêmement faible,
<Desc/Clms Page number 2>
résistance qui ne représente qu'une fraction de la résistance constatée au laboratoire par les essais habituels de rupture à la traction de courte durée effectués à ces températures.Les aciers se déforment donc, à haute température, même sous de faibles charges.
La constatation qu'implique ce qui précède constitue la base de la présente invention. Conformément à l'invention, on exécute le réchauffeur tubulaire d'air de manière que, dans tous les cas où la température du matériau dépasse 9000 en- viron, température à laquelle la résistance mécanique f aiblit déjà très considérablement, le diamètre intérieur donné aux tubes de chauffage ne soit que de 40 mm, environ et que, le plus souvent, il soit inférieur à cette dimension.
Il en est tout autrement des diamètres des tubes des échangeurs de cha- leur connus, exécutés jusqu'à présent pour d'autres fins, et qui, pour des quantités de gaz aussi grandes que celles dont il s'agit dans le cas des réchauffeurs .d'air pour hauts fourneaux, présentent toujours des diamètres sensiblement plus grands ; on a proposé par exemple pour la construction de ces réchauffeurs, l'emploi d'un petit nombre de tubes très larges.
Pour lés réchauffeurs d'air ordinaires, on emploie aussi, pour de grandes quantités d'air, des tubes d'au moins 50 mm., mais le plus souvent de 50 à 100 mm. et davantage, pour'des considérations de frais de fabrication. Le motif de l'emploi, proposé suivant l'invention et contrairement à ce qui vient d'être dit, de tubes de faible diamètre, .nalgré les désavan- tages qui en résultent (tels que le très grand nombre de tu- bes, l'élévation des frais de fabrication, etc.), est que les hauts fourneaux fonctionnent avec de l'air sous une surpres- sion d'une atmosphère environ et en même temps à une tempéra- ture élevée.
Lorsqu'on soumet l'intérieur d'un tube de diamè- tre relativement élevé à une pression d'air aussi élevée, alor que la température dépasse 900 , la paroi est forcée, par les efforts mécaniques élevés, de se dilater d'une façon perma-
<Desc/Clms Page number 3>
nente et de se rompre après quelques mois. Si par contre le diamètre est choisi suffisamment petit, on peut maintenir ces efforts à une valeur suffisamment faible pour assurer une con- servation de plusieurs années, car on sait que l'effort par unité de section de la paroi du tube est inversement propor- tionnelle au diamètre.
Dans certains cas, le haut fourneau exige une pression et une température tellement élevées de l'air que les mesures indiquées plus haut ne suffisent pas pour obtenir un résultat satisfaisant avec les aciers au chrome ordinaires, résistant aux hautes températures. Même un diamètre très petit ne suffi- rait pas, par exemple à une température de la paroi supérieure à 1000 et à une pression d'air d'une atmosphère, pour empêcher une dilatation permanente du tube. Conformément à l'invention, on emploie pour cette partie du réchauffeur tubulaire d'air qui est soumise à ces conditions rigoureuses, une autre qua- lité d'acier résistant aussi bien aux températures élevées que l'acier au chrome envisagé plus haut, mais possédant en outre une résistance mécanique permanente particulière aux tempéra- tures élevées.
De tels aciers à résistance mécanique permanente élevée sous l'action de la chaleur sont par exemple les aciers austénitiques au chrome-nickel ou des aciers qui, en plus du chrome, sont re alliés au molvbdène ou au tuhgstène. Toute- fois, ces aciers, en raison des difficultés de les façonner et du prix élevé des composants de l'alliage, sont beaucoup plus chers que les aciers qui résistent aussi bien aux températures élevées bien qu'ils n'aient pas une assez grande résistance mé- canique permanente aux hautes températures.
Pour ce motif, on emploie, suivant l'invention, aux endroits où commencent les sollicitations plus faibles que l'on a envisagées ci-dessus pour le matériau, en succession aux aciers de grande résistance mécanique permanente aux températures élevées, un acier qui résiste aux températures élevées, mais dont la résistance méca- nique permanente aux hautes températures est plus faible.
De même, pour conformer aux indications mentionnées/plus
<Desc/Clms Page number 4>
haut, le système collecteur dans lequel les tubes de chauffa- ge sont soudés et qui recueille et transmet plus loin l'air chaud provenant de ces tubes, on commence par exécuter ce sys- tème avec des dimensions aussi réduites que possible.
A cet effet, il est nécessaire, dans le cas de grandes quantités d'air, au lieu d'employer un seul collecteur comme il était d'usage jusqu'à présent dans les récupérateurs en acier, de subdiviser ce collecteur en plusieurs petits collecteurs.11 convient en outre que ces collecteurs ne soient pas exécutés, comme jusqu'à présent, à section rectangulaire ni qu'ils soient limités par des parois planes, mais qu'on leur donne en tout endroit des formes cintrées, par exemple la forme d'un cylindre à fond bombé, d'une sphère, d'un ellipsoïde ou d'un corps analogue.
Comme, en tout état de choses, les collecteurs doivent toujours avoir un diamètre beaucoup plus grand que les tubes qui y débouchent, suivant l'invention, les collecteurs sont toujours formés de l'acier coûteux résistant aux températures élevées et dont la résistance mécanique permanente aux tempé- ratures élevées est grande.
Le dessin annexé représente dans les figures I et 2 le réchauffeur tubulaire d'air en deux coupes longitudinales per- pendiculaires l'une à l'autre.
Dans les deux figures, a désigne la partie la plus chaude du tube , partie qui doit être forcée soit d'acier ferritique résistant aux hautes températures, avec un diamètre intérieur inférieur à 40 mm soit d'acier austénitique résistant aux températures élevées, à résistance mécanique pe rmanente, à hautes températures, et dont le diamètre peut être un peu plus grand. On a désigné par b la partie de tube qui lui fait suite et qui doit être constituée par de l'acier résistant aux températures élevées mais dont la résistance mécanique per- manente n'est pas grande, c désignant la partie exécutée en acier ordinaire.
On a désigné par d les collecteurs dans les-
<Desc/Clms Page number 5>
quels sont soudées les extrémités chaudes des tubes, lesquels doivent être courbés dans tous les sens et être exécutés en acier de grande résistance mécanique permanente aux hautes températures. L'entrée des gaz de chauffage a lieu en e et leur sortie en 1. En g l'air froid du réchauffeur d'air pour hauts fourneaux pénètre dans les collecteurs supérieurs de forme rectangulaire et exécutés en acier ordinaire, parce qu'en cet endroit la température est si basse que la résistan- ce mécanique pe-rmanente de l'acier est encore amplement suf- fisante pour exécuter des constructions normales.