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La Société dite : DIDIER-WERKE AG
EMI1.1
à Wiesbaden (République Fédérale d'Allemagne) - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - "Eléments moulés d'isolation destinés au revêtement de conduits refroidis de chaufferies" ¯8¯¯¯¯¯¯¯8¯8¯¯¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8C. I. : Demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne P 32 31 736.0 déposée le 26 août 1982.
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La présente invention concerne des éléments moulés d'isolation destinés au revêtement de conduits coulissants, de conduits portants ou de conduits transversaux refroidis de chaufferies, les éléments moulés d'isolation étant formés de pièces moulées en différentes matières réfractaires réparties radialement sur les conduits et fixées à ceux-ci.
L'agencement des constructions portantes et des constructions de transport nécessaires dans les chambres de chauffe, les chambres de combustion, les zones de chauffe et les carneaux à gaz de fumées des chaufferies de genres les plus divers exige, dans la plupart des cas, un refroidissement forcé des éléments de construction par air, par eau ou par vapeur. Par exemple, les foyers des fours à réchauffer chauffés du haut ou du bas de l'industrie de l'acier (fours à longerons mobiles, fours poussants, etc. ) sont formés de conduits de section transversale ronde ou carrée qui, s'ils sont horizontaux, sont les conduits coulissants, les conduits portants ou les conduits transversaux et qui, s'ils sont dressés, sont les conduits verticaux.
En ce qui concerne le refroidissement de ces conduits, on fait la distinction entre le refroidissement à froid et le refroidissement par évaporation, l'ensemble des conduits étant parcouru soit par de l'eau, soit par de la vapeur surchauffée.
Afin de réduire les importantes pertes de chaleur du four résultant de ce refroidissement et d'augmenter ainsi le degré de rendement du four, mais également afin d'éviter, dans la plus ample mesure possible, les effets négatifs du refroidissement des conduits sur le produit de charge à chauffer (brames, lingots, largets, billettes, entre autres), il faut en règle générale munir les conduits d'un revêtement, c'est-à-dire les isoler.
Il convient dans ce cas de
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tenir compte de ce qu'en plus des sollicitations thermiques, il se manifeste également des sollicitations mécaniques plus ou moins fortes, qui peuvent consister en des attaques de calamine ou de scories ou qui peuvent être provoquées par des allongements, des déformations par flexion et des vibrations du système de conduits, D'autre part, il est nécessaire que l'épaisseur de la paroi d'isolation des conduits, en particulier en ce qui concerne les conduits portants et les conduits coulissants, soit aussi faible que possible, afin que la zone d'ombre, c'est-à-dire la zone moins exposée de la face inférieure chauffée du produit de charge, soit limitée à un minimum.
Des éléments moulés d'isolation du genre indiqué ici sont décrits dans le brevet américain numéro US-PS 2.693. 352 et dans le brevet américain numéro US-PS 3.781. 167, dans le brevet allemand numéro DE-PS 2.125. 885 et dans la demande de brevet autrichien numéro OE 552/1979. Les pièces moulées sont formées de matières réfractaires denses, dans lesquelles sont noy- ées des armatures d'acier. Etant donné la haute conductibilité thermique de ces matières réfractaires denses, ces pièces moulées présentent de faibles coefficients d'isolation thermique. De plus, des secousses ou des vibrations partant du système de conduits, qui se transmettent à l'armature d'acier, mènent souvent à la rupture des pièces moulées, qui ne présentent pas d'élasticité et dont les joints sont rigides.
Pour améliorer les coefficients d'isolation thermique, en a tenté d'utiliser des éléments moulés d'isolation formés de nappes de fibres céramiques. De minces nappes, prévues comme couche intermédiaire entre le conduit et l'élément moulé rigide, représentent toutefois, d'une part, un affaiblissement de l'élément moulé solide et déterminent, d'autre part, une augmen-
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tation de la zone d'ombre pour le produit à chauffer.
Les nappes de fibres céramiques n'assurent pas à elles seules une résistance et une stabilité aux vibrations suffisante.
La présente invention vise à procurer des éléments moulés d'isolation du genre indiqué dans le préambule de ce mémoire constitués de telle sorte qu'ils puissent, dans les différentes zones périphériques du conduit, supporter les sollicitations auxquelles ils d doivent être exposés dans ces zones, et qu'ils puissent être montés et démontés de façon simple.
Ce but est atteint suivant la présente invention, dans le cas d'éléments moulés d'isolation du genre indiqué dans le préambule de ce mémoire, par le fait que les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit sont des pièces préfabriquées en une matière céramique en fibres et les pièces moulées qui se trouvent au côté supérieur du conduit, des pièces préfabriquées en une matière céramique de haute résistance, et par le fait que les pièces moulées qui se trouvent au côté supérieur du conduit couvrent du haut les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit. Les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit présentent une faible conductibilité thermique, un faible pouvoir d'emmagasinage de la chaleur et une haute stabilité aux variations de la température, et elles sont de faible poids.
Les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit déterminent par conséquent une forte isolation de la chaleur. De plus, leur structure n'est pas rigide, mais elle présente au contraire une certaine flexibilité. Ces pièces sont de ce fait largement insensibles aux vibrations du conduit.
Les pièces moulées qui se trouvent au côté supérieur du conduit sont résistantes aux attaques de la calamine et des scories, et elles protègent les pièces moulées qui
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se trouvent au côté inférieur du conduit de telles attaques. Les pièces moulées qui se trouvent au côté supérieur du conduit sont avantageusement faites de matières réfractaires à base de silicate d'alumine, de carbure de silicium, de magnésite, entre autres.
Selon une caractéristique de réalisation de la présente invention à laquelle la préférence est accordée, les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit s'étendent sur plus de 1800, mais, toutefois, sur moins de 2700 et, de préférence, sur environ 240 , de la périphérie du conduit, et les pièces moulées qui se trouvent au côté supérieur du conduit atteignent les tangentes verticales aux pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit.
Il résulte de ceci que les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit, lesquelles sont particulièrement isolantes de la chaleur, entourent le conduit dans une importante mesure et que les pièces moulées qui se trouvent au côté supérieur du conduit couvrent cependant complètement les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit, de telle sorte que ces dernières sont pratiquement protégées des attaques de la calamine et des scories. Afin que l'isolation thermique soit améliorée dans la zone des pièces moulées qui se trouvent au côté supérieur du conduit, ces pièces sont munies de nervures tournées vers le conduit entre lesquelles sont posées des bandes de matière céramique en fibres ou l'équivalent.
Suivant une autre caractéristique de réalisation de la présente invention à laquelle la préférence est également accordée, des consoles qui sont destinées à servir d'appuis aux pièces moulées se trouvant au côté supérieur du conduit sont fixées par soudage au conduit. De cette manière, les pièces moulées qui sont prévues au côté supérieur du conduit ne chargent pas
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les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit, et les pièces moulées se trouvant au côté supérieur du conduit et celles qui se trouvent au côté inférieur du conduit peuvent être remplacées indépendemment les unes des autres.
Les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit peuvent être fixées à celui-ci au moyen d'un lut ou ciment réfractaire ou d'une matière adhésive qui durcissent à froid, puisqu'elles n'ont à supporter que leur propre poids-qui est faible. Elles peuvent également être maintenues en place au moyen d'organes d'attache et de retenue qui sont fixés au conduit.
Selon une autre caractéristique encore de réalisation de la présente invention, des armatures sont noyées dans les pièces moulées qui se trouvent au côté inférieur du conduit. Dans ce cas, il est avantageux que l'armature soit munie de crochets ou de fers qui, pour maintenir les pièces moulées sur le conduit, s'engagent dans des plaques se présentant comme des éclisses fixées au conduit.
Les pièces moulées devant se trouver au côté inférieur du conduit sont avantageusement soumises à un traitement de recuit avant le montage, afin qu'elles ne puissent pas subir de retrait ou qu'elles ne puissent subir qu'un faible retrait sous l'effet des sollicitations thermiques. Ceci exclut la formation d'ouvertures de joints et de ponts de chaleur.
Les pièces moulées qui se trouvent au côté supérieur du conduit sont avantageusement prévues en forme de toit à pignon, afin que leur endommagement par le produit de charge ou par des agglutinations adhérentes de scories soit évité.
Enfin, selon une autre caractéristique encore de réalisation de la présente invention, il est
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prévu, dans le sens de la périphérie du conduit, deux pièces moulées symétriques au côté supérieur du conduit et deux pièces moulées symétriques au côté inférieur du conduit.
D'autres caractéristiques avantageuses de réalisation de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation de celle-ci que l'on fera ci-après en se référant aux dessins annexés à ce mémoire, ainsi qu'a la lecture des revendications complémentaires formulées en fin de cet exposé dont la teneur n'a pas été donnée ci-dessus.
Dans les dessins ci-annexés, la figure l est une vue, en partie en coupe, d'un conduit muni d'éléments moulés d'isolation ; la figure 2 représente des pièces moulées prévues au côté supérieur d'un conduit telles qu'elles se présentent vues du bas, dans le sens qui est indiqué par la flèche A sur la figure 3 ; la figure 3 est une vue en coupe des pièces moulées prévues au côté supérieur d'un conduit ; la figure 4 représente une pièce moulée destinée à être posée au côté inférieur d'un conduit qui a été obtenue par moulage sous vide ; la figure 5 représente une pièce moulée telle que celle que l'on peut voir sur la figure 4, à laquelle une armature a été incorporée ; la figure 6 représente une pièce moulée destinée à être posée au côté inférieur d'un conduit qui est formée de bandes de matière céramique en fibres ;
la figure 7 représente une pièce moulée destinée à être posée au côté inférieur d'un conduit du genre de celle que l'on peut voir sur la figure 6, qui est toutefois formée d'une stratification de bandes disposées de façon différente et à laquelle une armature a été incorporée ;
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la figure 8 illustre un mode de fixation à un conduit d'une pièce moulée qui est prévue au côté inférieur de ce conduit ; la figure 9 illustre un mode de fixation à un conduit d'une pièce moulée prévue au côté inférieur de ce conduit à laquelle une armature a été incorporée ;
la figure 10 est une vue, à échelle agrandie par rapport à celle de la figure 9, qui représente le dispositif de fixation que l'on peut voir sur cette figure et, la figure 11 illustre un mode de fixation à un conduit d'une pièce moulée qui est prévue au côté inférieur d'un conduit, en particulier d'une pièce moulée telle que celle qui est représentée sur la figure 7.
Un conduit 1 qui passe horizontalement dans une chambre de chauffe est muni de parties se présentant comme des cavaliers 2 destinés à supporter le produit chauffé. Le conduit 1 est parcouru par un agent de refroidissement.
Au conduit 1 sont fixées extérieurement des consoles radiales 3 qui se trouvent chacune à un angle W d'environ 300 (voir figure 1) au-dessus de l'axe horizontal du conduit 1. Sur les consoles 3 prennent appui des pièces moulées 4 et 5 qui se trouvent au côté supérieur du conduit. Les pièces moulées 4 et 5 forment ensemble une couverture en forme de toit à pignon (voir figure 3). Dans la zone des parties se présentant comme des cavaliers 2, les pièces moulées 4 et 5 présentant des évidements correspondants 6 et 7 (voir figure 2).
Les pièces moulées 4 et 5, qui se trouvent au côté supérieur du conduit, sont munies, à la face inférieure, de nervures qui sont respectivement désignées par 8 et 9 et par 10 et 11. Entre les nervures 8, 10 et 9, 11, il est prévu une couche d'isolation 12 qui est formée de bandes de matière céramique en fibres (voir figure 1).
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Les pièces moulées 4 et 5 sont faites de matières réfractaires denses, résistant à l'usure, à base de silicate d'alumine, de carbure de silicium, de magnésie ou l'équivalent.
Les éléments moulés d'isolation comportent en outre des pièces moulées 13 et 14 qui sont prévus au côté inférieur du conduit. Ces pièces moulées 13 et 14 sont faites de matière céramique en fibres. Comparativement aux pièces moulées 4 et 5, elles présentent par conséquent, en particulier, une faible conductibilité de la chaleur et un faible pouvoir d'emmagasinage de la chaleur.
Les pièces poulées 13 et 14, qui se trouvent au côté inférieur du conduit, sont des éléments qui ont été fabriqués d'une seule pièce par un procédé de moulage sous vide, qui ont ensuite été soumis à un traitement de recuit et qui ont été revêtus d'un enduit de protection à la face externe, qui est exposée à subir des sollicitations (voir figures 4 et 5). L'enduit de protection peut être constitué par des matières de charge à base de carbure de silicium, d'alumine ou autres.
Il s'agit en tout cas d'un enduit durcissant à froid.
Les pièces moulées 13 et 14, qui se trouvent au côté inférieur du conduit, peuvent également être des éléments préfabriqués formés de différentes bandes 15 (voir figures 6 et 7). Dans ce cas, elles ne doivent pas être soumises au recuit. Leur face externe, qui est exposée à subir des sollicitations, est munie d'une couche de protection du genre qui a été indiqué plus haut.
Les pièces moulées 13 et 14, qui se trouvent au côté inférieur du conduit, se rejoignent en about au niveau d'un joint de séparation 16. La pièce moulée 13, qui se trouve au côté inférieur du conduit, rejoint en about la pièce moulée 4, qui se trouve au
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côté supérieur du conduit ; au niveau d'un joint de séparation 17. La pièce moulée 14, qui se trouve au côté inférieur du conduit, rejoint en about la pièce moulée 5, qui se trouve au côté supérieur'du conduit, au niveau d'un joint de séparation 18. Afin que les joints de séparation 17 et 18 soient maintenus aussi étroits que possible, les pièces moulées 13 et 14 présentent des degrés ou décalages, respectivement désignés par 19 et par 20, qui sont destinées à recevoir et à supporter les consoles 3.
Afin que les pièces moulées 13 et 14 soient respectivement couvertes complètement à la partie supérieure par les pièces moulées 4 et 5, qui se trouvent au côté supérieur du conduit, les bords respectifs 4' et 5'de ces pièces moulées 4 et 5 rejoignent les tangentes verticales T aux pièces moulées 13 et 14.
Les joints de séparation 16 et le joint de faite 21 formé entre les deux pièces moulées 4 et 5, de même que les joints qui sont formés entre les évidements 6 et 7 et les parties se présentant comme des cavaliers 2, et les joints d'about des pièces moulées, vus dans le sens longitudinal du conduit, sont cimentés au moyen d'un lut réfractaire.
La longueur des différentes pièces moulées 4, 5, 13 et 14 est avantageusement prévue telle qu'il puisse être posé trois pièces moulées par mètre courant de conduit.
Afin que la stabilité des pièces moulées 13 et 14, qui se trouvent au côté inférieur du conduit, soit accrue, il est prévu, dans ces pièces moulées, dans le cas des exemples de réalisation qui sont illustrés par les figures l, 5 et 7 des dessins ci-annexés, les armatures de métal, qui sont représentées en 22 sur ces figures.
Les pièces moulées 13 et 14 peuvent être
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fixées directement au conduit 1 par collage au moyen d'un adhésif durcissant à froid. Elles peuvent toutefois également être maintenues sur le conduit 1 par des moyens de fixation mécaniques. De tels moyens de fixation mécaniques sont représentés sur les figures 8 à 11 des dessins ci-annexés.
Dans le cas des exemples de réalisation qui sont illustrés par les figures 8 à 10, il est ainsi prévu des plaques de retenue se présentant comme des éclisses 23, fixées par soudage au conduit l, plaques de retenue dans lesquelles sont posés des fers d'angle 24.
Selon l'exemple de réalisation qui est illustré par la figure 8, le fer d'angle 24 est muni de crampons 25 et 26, qui sont posés dans le sens longitudinal du conduit 1. Les crampons 25 et 26, sont enfoncés dans la matière des pièces moulées 13 et 14. De cette façon, chacun des fers d'angle 24 maintient deux pièces moulées 13 et 14 à leurs deux bords tournés l'un vers l'autre. La mobilité des fers d'angle 24 dans les plaques de retenue 23 assure le"pontage"de tolérances de longueur.
Dans le cas de l'exemple de réalisation qui est illustré par les figures 9 et 10, il est fixé au fer d'angle 24 un manchon tubulaire 27 qui fait saillie au deux faces du fer d'angle dans le sens longitudinal du conduit. Ce manchon tubulaire 27 est monté de telle sorte que s'y engagent, des deux côtés, des barres d'armature 22 que comportent les pièces moulées 13 et 14 qui se rejoignent. Ce mode de fixation est surtout recommandé dans les cas où les les éléments moulés d'isolation doivent être exposés à des secousses ou à des vibrations particulièrement fortes.
Dans le cas de l'exemple de réalisation qui est illustré par la figure 11, le conduit 1 est muni
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extérieurement de crochets 28. A ces crochets, on peut accrocher des pièces moulées 13 et 14 qui sont munies à la face interne, d'une garniture métallique faite de métal déployé résistant à la flexion 29, de tôle perforée ou l'équivalent.
En cas d'usure, les pièces moulées 4 et 5, qui se trouvent au côté supérieur du conduit, et les pièces moulées 13 et 14, qui sont prévues au côté inférieur du conduit, peuvent être remplacées indépendamment les unes des autres. Les pièces moulées 4 et 5, qui se trouvent au côté supérieur du conduit, ne chargent pas les pièces moulées 13 et 14, qui se trouvent au côté inférieur du conduit, mais ces pièces moulées 4 et 5 sont au contraire soutenues par les consoles 3.
Elles peuvent par conséquent être enlevées des consoles en vue de leur remplacement, sans qu'il soit nécessaire de retirer les pièces moulées 13 et 14, qui se trouvent au côté inférieur du conduit. De même, les pièces moulées 13 et 14, qui se trouvent au côté inférieur du conduit, peuvent être remplacées séparément.
Les pièces moulées 4 et 5, qui se trouvent au côté supérieur du conduit, sont extrêmement résistan- tes à l'attaque des scories. Elles protègent les pièces moulées 13 et 14, qui sont prévues au côté inférieur du conduit, de cette attaque. Les pièces moulées 13 et 14, qui se trouvent au côté inférieur du conduit, assurent de façon prédominante, l'isolation thermique du conduit 1.