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L'invention concerne des éléments de construction qui sônt forte- ment chauffée et en même temps soumis à de fortes fatigues mécaniques, en particulier les cadres de portes de fours d'aciéries, par exemple de fours
Simes-Martin.
Jusqu'à présent onn0#uipait de tels éléments de construction pour leur refroidissement, soit au moyen de tuyaux de refroidissement parcourus par de l'eau, ou bien on les faisait eux-mêmes creux et on faisait parcou- rir leur intérieur même par de l'eau de refroidissement convenable, en par- ticulier avec production de vapeur et en circuit de circulation forcée.
Dans les chambres à refroidissement intérieur, lesdits éléments de construc- tion étaient soit tirés de la masse et pourvus d'alésages convenables pour l'agent de refroidissement, soit conformés dans l'ensemble comme corps creux (principalement forgés, respectivement estampés). Alors on avait en- tre autre les inconvénients suivants : les tuyaux de refroidissement mon- tés extérieurement étaient démolis prématurément en raison des fatigues mécaniques.
Les cadres tirés de la masse et pourvus d'alésages entraînaient abstraction faite des frais de fabrication considérables - des défauts d'étanchéité par suite des trous se recouvrant et en outre en raison des très fortes fatigues thermiques, résultant en particulier des épaisseurs de parois localement très différentes, et dans les chambres creuses nor- males apparaissaient les dégâts donnus du fait d'un écoulement non unifor- me d'eau, respectivement de vapeuro
Suivant l'invention, on propose par contre de fabriquer lesdits éléments de.construction en chambres choisies pour le but poursuivi mais surtout standardisées, dont l'espace creux est subdivisé par des corps plongeurs ou des parois de tôle, en plusieurs espaces de refroidissement séparés les une des autres,
de telle sorte que les sectionsd'écoulement pour l'eau de refroidissement, -en particulier le long des faces et parois le plus échauffées de la chambre- soient dimensionnées de façon telle que nécessairement une quantité d'agent de refroidissement, respectivement d'eau suffisante pour la quantité de chaleur à soustraire dans chaque cas, soit amenée intérieurement avec une certaine vitesse, assez grande, aux surfaces airefroidir.
La mesure ou l'attribution mesurée des quantités, respectivement des débits, d'agent de refroidissement chaque fois nécessaires pour les divers espaces de refroidissement susdits est avantageusement assurée de manirère connue par l'incorporation de plateaux de retenue ou déflecteurs ou de tuyères d'étranglement à l'entrée de l'agent de refroidissement.
Pour limiter le volume de vapeur formée par l'absorption de chaleur par l'eau, à lintérieur des espaces de refroidissement, le système de refroidissement est avantageusement exploité sous pression élevée, habituelle aux chaudières à vapeur, et alors ou bien le système de refroidissement est raccordé à une chaudière à vapeur à haute pression, existante ou à établir, ou bien il est relié aux pointe,de dégagement de vapeur ou aux points d'utilisation par des tuyaux d'évacuation d'agent de refroidissment, dans lesquels sont montés les organes d'étranglement, éventuellement réglables, par exemple plateaux déflecteurs, soupapes d'étranglement ou autres analogues.
De ce fait, la formation de vapeur est en partie ou totalement reportée à la chaudière à vapeur branchée à la suite du système et le danger, provoqué par exemple par l'immobilisation de bulles de vapeur, d'un surchauffement de la matière et de l'éclatement par la vapeur, est diminué de manière décisive.
En ce qui concerne la réalisation constructive, on propose encore, suivant l'invention, de fabriquer les parois de séparation entre les différents espaces de refroidissement, qui dans l'ensemble sont en majorité agencés parallèlement à l'axe longitudinal de la chambre, ensem- ble à partir de toles engagées dans la chambre parallèlement à son axe, ces tôles étant soudées entre elles et à la, paroi intérieure de la chambre, par exemple à l'aide d'un procédé particulier convenable.
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Dans l'intérêt d'un refroidissement sur et aisément contrôlable, il est avantageux de composer le s cadres à refroidissement des portes de trois pièces distinctes, et en fait pour les deux montants latéraux et le linteau qui ont des circuits de refroidissement séparés, de préférence montés en parallèle, avec des tuyaux d'amenée et d'évouation particuliers, et qui consistent éventuellement en chambres isolées particulières résistant à la pressiono Ces trois chambres peuvent être reliées à demeure, par exemple par soudure,ou de façon démontable, ou de façon à pouvoir céder l'une par rapport à l'autreo De manière connue en soi, la paroi du four au-dessus des cadres de porte est avantageusement refroidie également,
et en fait par des serpentins intercalés dans les conduites d'évacuation et pour partie aussi dans les conduites d'amenée de l'agent de refroidissement, qui servent er mené temps déléments de raccordement élastiques entre les collecteurs fixes d'agent de refroidissement et les chambres des cadres fixés au four et qui en outre refroidissent d'une certaine façon aussi la butée du couverclas ie la voûte du four, faite la plupart du temps d'acier fondu ou constituée d'une très forte plaque d'acier coulé, ce qu'on appelle brièvement 'le "sommier" ou poutre de butéeo
Ce sommier placé de champ au-dessus du linteau de la porte et appuyé aux extrémités sur l'ossature du four, ploie habituellement vers ?extérieur malgré son épaisseur considérable,
car il doit reprendre une partie de la poussée de la voûte,s'exerçant latéralement, et en outre, il est encore assez fortement chauffé par la chaleur dégagée dans le four.
Ce sommier peut maintenant être refroidi à titre auxiliaire, -soit directement de manière analogue aux cadres à refroidissement - soit indirec- ement par le fait qu'il s'applique par sa face extérieure à des parties de l'installation de refroidissement et qu'il transmet ainsi à celle-ci la chaleur qui lui est amenée du four, tout comme une partie de la poussée latéra- le de la voûteo
Dans ce but, on fixe sur la chambre de refroidissement constituant @e linteau de la porte une paroi d'appui verticale refroidie constituée de plusieurs tubes à.section carrée horizontaux, reliés à demeure entre eux, et qui s'applique sur toute sa largeur au sommier, un faible écart étant alors maintenu encore au montage entre .la poutre et la paroi d'appui, écart qui diminue cependant,
au cours de l'exploitation, toujours plus, jusqu'au contact étancheo
Les tubes à section carrée qui forment cett paroi d'appui, sont avantageusement parcourus par une courant partiel d'agent de refroidissement, qui est monté en parallèle dans le circuit de circulation, avec les autres postes de refroidissement. Ces tubes à section carrée peuvent cependant aussi être refroidis par le mélange d'eau de veur (eau de condensation) engemdré dans une des autres parties de l'équipement de refroidissement, en particulier dans la chambre de refroidissement du linteau de la porte.
Pour donner à la paroi d'appui la résistance et la raideur nécessaires, les tubes à section carrée sont soudés entre eux et à des fers profilés dressés verticalement, qui, comme: le tube à section carrée le plus bas de la paroi d'appui, sont reliés à la paroi supérieure de la chambre de refroidissement du linteau de la porte, de préférence par soudure.
Lorsque les espaces de refroidissement d'une chambre sont parcou- rus parallèlement par l'agent de refroidissement, on utilise une quantité d'eau relativement considérable,qui influe défavorablement sur la grandeur et la consommation de puissance de la pompe de circulation.
Il est par suite avantageux - en particulier en cas de chauffage très inégal - de brancher les divers espaces de refroidissement des chambres de refroidissement utilisées, du coté eau, non plus en parallèle, mais au moins en partie en série, ce qui fait que la consommation d'eau et de puissance est notablement diminuée.
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En outre , lesdiaphragmes de mesure de l'attribution d'agent doivent être montés à l'extérieur des chambres chauffées, et en fait de préférence dans le tube d'adduction d'eau ou dansles conduitsou chambres de répartition qui y sont intercalés.
Là ils peuvent aussi être facilement pourvus des paniers à tamis et des potss collecteurs de boues connue en soi et sont ainsi rendus plus facilement accessibles et mis à l'abri des dangers d'pbstruotiono
Dans le montage en série successive de plusieurs espaces de re- froidissement, il est recommandable d'adopter un branchement tel qu'un est pace de refroidissement faiblement chauffé et un espace fortement chauffé soient parcourus par un même courant partiel d'agent de refroidissement, car ainsi, dans chaque cas, l'espace de refroidissement faiblement chauffé est encore toujours assez refroidi, et est chargé ou conditionné uniformé- ment sur toute sa section,
Dans les cadres de portes à refroidissement exécutés jusqu'à pré- sent,
les diaphragmes de mesure des débits d'eau avaient en môme temps la tâche de répartir uniformément l'eau dans toute la section de l'espace de refroidissement. Comme des diaphragmes se trouvent maintenant à l'exté- rieur de la chambre de refroidissement, on prévoit, en vue du but poursuivi à l'entrée de l'eau dans chaque espace de refroidissement, des éléments 'd'étranglement particuliers convenables, qui assurent la répartition uni- forme de l'eau dans la section de l'espace de refroidissement, leur résis- tance à l'écoulement étant de toutes façons notablement plus faible que celle des diaphragmesde me sure
Dans un développement de ces idées et de ces réalisations, on utilise les espaces creux se trouvant à l'intérieur des chambres de refroi,
dissement et entourés de toute part par les parois de séparation, et rela- tivement grands pour produire, la séparation des corps étrangers et des impuretés entraînés par l'agént de refroidissement. Ceci est avantageux en particulier aussi pour des chambres couchées, comme les chambres des lin- teaux de porte des fours Siemens-Martin.
Dans des modes de construction déterminés il est dans l'intérêt de 1'accessibillité et du contrôle de l'intérieur des chambres, de recommane der de prévoir dans les parois extérieures des chambres de préférence non chauffées, des trous de passage de la main avec des couvercles, des ferme- tures à vis, des bouchons et analogues.
Pour empêcher des obstructions dans le trajet de l'eau à l'inté- rieur des chambres, avec leurs conséquences dangereuses, les diaphragmes de mesure placés à l'intérieur des chambres et les tôles de répartition d'eau qui servent à répartir uniformément l'eau sur la section des divers espaces de refroidissement sont reportésdans des zones de chambres non chauffées et non mises en danger par les dépôtso Ces zones se trouveront de préférence dans la partie supérieure desdnambres.
Lorsqu'ily. a risque particulier que l'eau baigne les parois exté- rieures des chambres d'une manière irrégulière non controlée; les espaces de refroidissement peuvent encore être subdivisés par des nervures de gui- dage, en plusieurs sections parcourues parallèlement par l'agent de refroi- dissement, ces nervures s'étendant dans la direqtion d'écoulement de l'agent de refroidissement et étant fixées d'un côté seulement, c'est-à-dire à la paroi de séparation ou à la paroi de chambre, et s'appliquant à la paroi qui y fait face chaque fois, de façon plus ou moins étanche.
Si les diaphragmes de mesure d'attribution de l'agent de refroidis- sement sont agencés à l'intérieur des chambres elles-mêmes, ceux-ci peuvent, pour augmenter leur effet d'étrangement et pour épargner du travail au mon- tage, être incorporés à l'extrémité de la paroi de séparation convenant dans chaque cas, ou dans le fond de l'espace de refroidissement, qui de préférence s'étend du bout de la paroi de séparation allant parallèlement à la paroi extérieure de la chambre, obliquement vers la paroi de la chambre.
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En particulier dans le cas de chambres assez courtes et disposées couchées, il peut être avantageux de laisser baigner les quatre parois longitudinales l'une a la suite de l'autre par l'agent de refroidissement en sorte que l'agent de refroidissement suivant le pourtour de la chambre, s'écoule transversalement à l'axe longitudinal de la chambre autour de celle-ci et alors, à l'entrée de l'agent de refroidissement il est nécessaire, respectivement avantageux d'avoir des tôles de partage réparties uniformément sur la longueur de la chambre. L'entrée de l'agent de refroidissement est également,tout comme la sortie; agencée avantageusement ici aussi dans une des parois chauffées le plus faiblement.
Il est avantageux aussi,dans une telle réalisation, par exemple dans les chambres de refroidissement du' linteau des portes de fours SiemensMartin, d'introduire l'agent de refroidissement d'abord dans la chambre creuse intérieure dont la partie supérieure est en communication avec le tamis d'entrée du diaphragme de mesure, en sorte que les tamis éventuellement combinés aux diaphragmes peuvent être nettoyés ou remplacés de l'extérieur en passant par des trous où on peut passer la main, ou des fermetures convenables. De tels corps de tamis ont déjà été connus dans d'autres installations.
Dans les chambres de linteaux de portes connus, chauffés principalement sur la paroi verticale tournée vers le four et sur la paroi horizontale inférieure 1^'eau de refroidissement arrive alors avantageusement, venant des dia- phragmes de mesure, tombant d'abord contre la paroi verticale non chauffée, détournée du four, ensuite sur la paroi horizontale inférieure montant ensuite centre la paroi verticale tournée vers le four et finalement le long de la paroi horizontale supérieure, a travers laquelle elle quitte la chambre avec la vapeur formée.
Les corps de tamis peuvent alors avantageusement être logés dans un espace de coin supérieur non chauffé de la chambre, qui esten communicaticn avec la partie supérieure de l'espace creux intérieur, de telle sorte que l'agent de refroidissement se répartit uniformément sur le corps de tamis en¯ venant de l'espace creuxo En plus l'agent de refroidissement pénétrant de l'extérieur dans la chambre de refroidissement peut être introduit àu moyen de manches tubulaires convenables à travers cet espace de coin, dans l'espace creux intérieure
Pour assurer le refroidissement des chambres de refroidissement des montants de portes dans les fours Siemens-Martin a leur extrémité inférieure aussi,
il est avantageux de faire descendre celles-di- d'en haut dans la plaque de seuil fermant en bas l'ouverture de porte de fours Siemens-Martin dans une mesure telle que les espaces de refroidissement se trouvant dans les chambres des montants de porte s'étendent jusqu'en dessous du bord supérieur de la plaque de seuil.
Le dessin représente l'exemple de forme de réalisation simplifié d'un cadre de porte à refroidissement, pour des fours Siemens-Martin, en onze planches.
- la figure 1 montre en élévation un ensemble sans poutre d'appui ni parci d'appui; - la figure 2, une coupe longitudinale verticale dans une chambre de mcntant; - la figure 3, la section transversale horizontele dans une tel-. le chambre, suivant le plan de coupe A-A de la figure 2; - la figure 4 est une coupe verticale dans la chambre de seuil de porte,avec le sommier, la paroi d'appui refroidie, et - la figure 5, tournée de 90, la coupe horizontale correspondan te ; -la figure 6 montre encore une chambre de refroidissement éten- due ; par exemple pour linteau de porte de four Siemens-Martin, en coupe lon- gitudinale verticale;
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- la figure 7 ,la même en coupe longitudinale horizontale;
- les figures 8 et 9, les coupes verticales correspondantes.
En outre - la figure 10 est une vue en élévation frontale du cadre de porte d'un four Siemens-Martin, la chambre du linteau de la porte, la cham- bre de montant de gauche et la partie gauche de la plaque de seuil étant coupes dans le plan de l'axe médian de la chambre; - les figures 11 et 12 sont des coupes partielles dans les cham- bres de refroidissement équipées de nervures de guidage; - la figure 13 montre la partie inférieure d'une chambre dressée, en coupe verticale longitudinale; - la figure 14 est une coupe dans une chambre de refroidissement couchée avec écoulement transversal de l'agent de refroidissement;
- la figure 15 est la vue de dessus correspondante, la partie droite -étant coupée
La figure 1 est divisée en. deux moitiés par la ligne médiane MM. à sa gauche on a représenté une réalisation avec trois chambres séparées l'une de l'autre et à sa droite une réalisation semblable avec trois éléments tubulaires correspondante, soudés de manière étanche à la pression, et un réceptscle sous pression commun.
Sur les dessins, les chambres formant les parties de cadres sont désignées par 1 les tubes d'amenée d'eau de refroidissement par 2 et les tubes d'évacuation de l'eau de refroidissement par 3 , les indicessignifien dant' : @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ finant a) le montant gauche; b) le montant droit; c) le linteau de la porte.
Au-dessus de la porte, les conduites d'amenée et de départ de l' agent de refroidissement sont recourbées en serpentins tubulaires comme déjà décrite
Les tôles formant le, parois de séparation sont désignées par 4 ; 5 est le fond de fermeture inférieure du corps plongeur ; 6 désigne les tuyères d'étranglement à l'entrée de l'agent de refroidissement dans les divers espaces.
A la figure 3 , ce n'est que par le nombre des tuyères d'étranglement 6 -ou'on peut reconnaître à peu près la répartition de l'agent de refroidissement et ainsi les quantités de chaleur à évacuer. Le coté droit du dessin est donc le plus chauffé et le côté inférieur l'est à peu près le moins
Aux figures 4 et 5, la poutre d'appui ou sommier 7 reprend la pression de la voûte 8 par l'intermédiaire de la brique intermédiaire 9Elle est refroidie par la paroi d'appui formée par les tubes 10 à seetton carrée soudée-les uns aux autres, le tube inférieur étant relié à demeure à la cham- bre du linteau de la porte 10 (par soudure.
Les tubes à section carrée 10 sont en outre réunis par soudure par les fers profilés 11, aussi bien entre eux qu'aussi avec la chambre le du linteau de la porteo Les tubes indiqués servent à l'amenée de l'eau et à l'évacuation du mélange d'eau de condensation de la chambre de refroidissement le et des deux chambres desmontants de la porteo Aux tubes 10 servent de manière correspondante les tubes 13.
De la coupe hori zontale , figure 2 ,on peut voir en outre comment la poutre de butée ou sommier prend appui sur la structure 14 du four.
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Les flèches de direction indiquées montrent le trajet de l'agent de refroidissement partout de manière non équivoque.
Dans la chambre du linteau de la porte le représentée aux figures 6 à 9. l'eau de refroidissement, respectivement l'eau de chaudière est introduite par les deux conduites d'àmenée 2 et 2' et le mélange d'eau et de vapeur est évacué par les conduites d'évacuation 3 et 3'. La chambre - considérée en direction des flèches X-X - est fortement chauffée du côté inférieur et du côté droit par le bain de fusion 6.
L'espace creux d'ensemble de la chambre lc est subdivisé par quatre tôles longitudinales 4 et quatre tôles transversales 24 en quatre espaces de refroidissement longitudinaux 17,19, 21, 23 et quatre espaces de ré- partition., respectivement de refroidissement, transversaux 16, 18, 20, 22, l'un des courants partiels d'agent de refrcidissement prenant le chemin 2 - 16 - 17 - 18 - 19 - 3 et l'autre courant partiel prenant le chemin 2' - 20 - 21 - 22 - 23 - 3'o Les deux chambres de refroidissement longitudinales 17 et 21 sont donc fortement chauffées, et les espaces de refroidissement 19 et 23 le sont faiblement.
Les tubes d'amenée d'eau et d'évacuation de mélange sont chaque- fois raccordés aux parois de chambres chauffés le plus faiblement. Les tubes d'amenée d'eau 2 et 2 partent d'une chambre de répartition commune 15 , dans laquelle de manière habituelle, sont montés les paniers à tamis 25 avec les diaphragmes de mesure 6, chaque fois à l'entrée des tuyaux d'amenée.
Les figures 10 à 15 sont parlantes en elles-mêmes, lorsque l'on a compris la signification des chiffres de repère en correspondance avec ceux qui ont été donnés plus haut
5 les fonds de fermeture respectivement les couvercles des espaces intérieurs 26;
6 les diaphragmes de mesure de l'agent de refroidissement;
26 l'espace creux intérieur pour le dépôt des impuretés;
27 les tôles de reprise des impuretés dans l'espace creux même;
28 les tamis de captation des impuretés, respectivement'les corps de tamis ou paniers de tamis;
29 les couvercles de trous pour la main, les bouchons à visser et autres fermetures analogues;
30 les manches d'adaptation des tuyaux pour l'introduction de l' agent de refroidissement dans l'espace creux 26;
31 les nervures de guidage pour l'amenée de courant de l'agent de refroidissement dans les espaces de refroidissement;
32 la plaque de seuil en-dessous de l'ouverture de la porte.
La direction de l'écoulement de l'agent de refroidissement est chaque fois indiquée par des flèches..
Aux figures 10, 13 et 14, on a (indiqué à quelques points des fonds des espaces creux des dépôts de saleté tels qu'il faut s'attendre à en trouver après des temps d'exploitation assez longs et suivant les circonstances d'exploitationo
Dans le cas de chambres dressées, comme en la à la figure 10 , les conditions de dépôt de saleté sont naturellement les plus favorables, surtout lorsque les extrémités de sortie du tuyau 2a et des paniers à tamis 28 sont agencées assez haut au-dessus du fond inférieur de l'espace creux.
En outre, le tube à tamis 28 pourrait aussi, grâce à un dispositif approprié, être dévissé sans difficultés, depuis l'extérieur, du fond 5, vers le haut, être soulevé et, après retrait des dépôts, être à nouveau revissée
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Les paniers à tamis 28 suivant la figure 14, connus en soi, pour- raient naturellement être utilisés aussi avec toutes les autres formes de réalisation des chambres.
REVENDICATIONS.
1. Eléments de construction de fours soumis à de fortes fatigues, en particulier cadres de porte à refroidissement pour fours Siemens-Martin, caractérisés en ce qu'ils sont faits de tubes collecteurs principalement standardisés et en ce que leur espace creux est subdivisé par des corps plon- geurs, respectivement des tôles de séparation, en plusieurs espaces de refroi- dissement séparés les une des autres.