LU80606A1 - METAL COOLING ELEMENTS FOR INDUSTRIAL OVENS - Google Patents

Description

) / Procès-Verbal de transfert äe..la...demande.-..d£...brav.et...dlinventiQn.........................) / Transfer report äe..la ... demand .- .. d £ ... brav.et ... dlinventiQn ................... ......

GRAND-DUCHÉ -- LUXEMBOURG N°.............?0.606............GRAND-DUCHY - LUXEMBOURG N ° .............? 0.606 ............

- soixante- sixty

Ministère de l’Economie Netionele L'an mil neuf centclix—neuf--------- Ie vingt trois novembre le sieur.........René Neyen___________________________ __________ ingénieur ........................c/o ARBED S.A. ......... . ........................................................... .Ministry of Economy Netionele The year one thousand nine centclix — nine --------- Ie twenty three November the sieur ......... René Neyen___________________________ __________ engineer ........ ................ c / o ARBED SA .......... .................................................. ..........

C.P. 1802 ..........................................Luxembourg...................................................................................................................CP 1802 .......................................... Luxembourg ..... .................................................. .................................................. ..........

s’est présenté au Ministère de l'Economie Nationale, Service de la Propriété Industrielle et y a déposé: 1) un acte daté de.. Luxembourg.............., le ..23 novembre.1979 .........went to the Ministry of National Economy, Industrial Property Service and deposited there: 1) an act dated .. Luxembourg .............., the ..23 November 1979 .........

constatant que la demande de brevet.......... dont le dépôt a été effectué le_______1,12,197.8........................ .......et enregistré sous le N°.......?Ρ.·.§06.................. ........noting that the patent application .......... the filing of which was made on _______ 1,12,197.8 ......................... ...... and registered under N ° .......? Ρ. · .§06 .................. ...... ..

par ......S.A. des .Anciens Etablissements Emile Dupret............by its. des .Ancien Etablissements Emile Dupret ............

98-102, rue Auguste-Charles ...............LUXEMBOURG... (Grand-Duché de Luxembourg)..................98-102, rue Auguste-Charles ............... LUXEMBOURG ... (Grand Duchy of Luxembourg) ................ ..

a été transféré(e) en toute propriété, ............................ ............has been transferred to full ownership, ............................ ............

............. ARBED S.A.......... .......... .................................................................. ARBED SA ......... .......... ................ .....................................

____________Avenue de la Liberté.....................____________ Avenue of Liberty .....................

Luxembourg (Grand-Duché de Luxembourg) 2) une déclaration du dit cessionnaire de désigner comme son représentant le sieur-----------René Neyen............................................................................................déjà nommé.Luxembourg (Grand Duchy of Luxembourg) 2) a declaration by the said assignee to designate as its representative the sieur ----------- René Neyen ............... .................................................. ........................... already appointed.

Ce dernier fait élection de domicile pour lui et pour son nouveau mandant à ARBED, avenue de la Liberté Luxembourg .The latter elects domicile for him and for his new principal at ARBED, avenue de la Liberté Luxembourg.

3) La quittance constatant le payement des taxes prévues au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg.3) The receipt confirming the payment of the fees provided for at the Registration Office in Luxembourg.

De tout quoi il a été dressé le présent procès-verbal, fait et signé en double à Luxembourg, date qu'en tête.Of all this, these minutes have been drawn up, made and signed in duplicate in Luxembourg, date at the top.

Le Déposant, Pr. Le Ministre de {'Economie NationaleThe Applicant, Pr. The Minister of National Economy

Le Conseiller de .GouvernementThe .Government Advisor

4 N4 N

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BREVET D'INVENTIONPATENT

Déposant : S.A. des Anciens Etablissements Emile DupretApplicant: S.A. des Anciens Etablissements Emile Dupret

98-102, rue Auguste-Charles LUXEMBOURG98-102, rue Auguste-Charles LUXEMBOURG

Eléments de refroidissement métalliques pour fours industrielsMetal cooling elements for industrial ovens

La présente invention a pour objet des éléments de refroidissement pour fours industriels, notamment des boîtes ou plaques de refroidissement pour fours à cuve, comme des hauts fourneaux ou des cubilots, ainsi que pour des fours à sole et des fours de réchauffage et toute enceinte thermique à haute température.The present invention relates to cooling elements for industrial ovens, in particular cooling boxes or plates for tank ovens, such as blast furnaces or cupola furnaces, as well as for deck ovens and reheating ovens and any thermal enclosure. at high temperature.

Suivant le mode de construction le plus usuel des hauts fourneaux, la cuve et les étalages de cet engin sont équipés de boîtes de refroidissement. Celles-ci soutiennent et re- ** 1* froidissent le garnissage intérieur en matériaux réfractaires au niveau des zones prémentionnées. Un haut fourneau d'un diamètre de creuset de l'ordre de grandeur de 9 m exige environ 1.000 boîtes de refroidissement.According to the most usual mode of construction of blast furnaces, the tank and the displays of this machine are equipped with cooling boxes. These support and re-cool the interior lining in refractory materials at the aforementioned areas. A blast furnace with a crucible diameter of the order of magnitude 9 m requires approximately 1,000 cooling boxes.

Comme les boîtes de refroidissement font saillie en direction horizontale à l'intérieur du haut fourneau elles sont exposées à une usure très prononcée tant par la charge descendante que par les gaz et les poussières ascendantes une fois que la maçonnerie réfractaire, qui à l'état neuf protège les nez .des boîtes de refroidissement, est partiellement usée. Il s'ensuit que les boîtes de refroidissement s'usent et doivent être remplacées à une cadence élevée. Par ailleurs ce système n'est pas en mesure d'éviter des sollicitations thermiques très prononcées du blindage du haut fourneau.As the cooling boxes project in a horizontal direction inside the blast furnace they are exposed to a very pronounced wear as well by the downward load as by the gases and the ascending dust once the refractory masonry, which in the state new protects the noses .from the cooling boxes, is partially worn. As a result, the cooling boxes wear out and must be replaced at a high rate. Furthermore, this system is not able to avoid very pronounced thermal stresses in the shielding of the blast furnace.

Notamment en vue de la construction de hauts fourneaux à diamètre de creuset supérieur à 10 m, on a récemment développé des plaques de refroidissement verticales en fonte moulée composées d'un corps de plaque et d'un tube de circulation d'eau moulé à l'intérieur de ce corps. Le corps de plaque est souvent pourvu de nervures horizontales d'une largeur de l'ordre de 40-70 mm et d'une profondeur de l’ordre de 110-120 mm. La face chaude des plaques est protégée par un revêtement de briques réfractaires qui sont ancrées dans ces nervures.In particular for the construction of blast furnaces with a crucible diameter greater than 10 m, we have recently developed vertical cooling plates in cast iron composed of a plate body and a water circulation tube molded in l inside this body. The plate body is often provided with horizontal ribs with a width of the order of 40-70 mm and a depth of the order of 110-120 mm. The hot side of the plates is protected by a coating of refractory bricks which are anchored in these ribs.

Ces plaques de refroidissement ont plusieurs désavantages .These cooling plates have several disadvantages.

D'un côté leur production est très onéreuse du fait que les tubes en acier destinés à la circulation de l'eau de refroidissement doivent être noyés dans la masse de fonte constituant la plaque et doivent de ce fait subir un traitement spécial. La- fonte de moulage doit de son côté avoir des propriétés de conductivité thermique et de réfractarité bien déterminées.On the one hand, their production is very expensive because the steel tubes intended for the circulation of the cooling water must be embedded in the mass of cast iron constituting the plate and must therefore undergo a special treatment. The cast iron for its part must have well-determined thermal conductivity and refractoriness properties.

D'un autre côté les faces chaudes de ces plaques se dégarnissent rapidement du fait de l'usure progressive des ner- , . - 3 - vures. Lorsque le dégarnissage se produit la face des plaques est exposée à des pointes de températures entre 800 et 1100°C jusqu'à la reconstitution de garnissages auto-protecteurs de laitier. Or, les plaques en fonte ne supportent que très mal des températures supérieures à environ 800°C.On the other hand, the hot faces of these plates become thin quickly due to the progressive wear of the nerves. - 3 - vures. When the stripping occurs the face of the plates is exposed to temperature peaks between 800 and 1100 ° C until the reconstitution of self-protecting slag linings. However, cast iron plates can only withstand temperatures above about 800 ° C.

Le but de la présente invention est d'éviter les inconvénients inhérents aux boîtes et plaques de refroidissement • de fours industriels, c.à.d. de créer des éléments de refroi dissement mieux adaptés aux sollicitations spécifiques des fours industriels, plus faciles à produire, entraînant des pertes calorifiques plus faibles.The object of the present invention is to avoid the drawbacks inherent in the boxes and cooling plates of industrial ovens, ie. to create cooling elements better suited to the specific stresses of industrial ovens, easier to produce, resulting in lower calorific losses.

Ce but est pleinement atteint en relation avec des éléments de refroidissement métalliques portant un garnissage en matériau réfractaire ancré en surface, lorsque ces éléments sont formés entièrement en métal de conductibilité thermique élevée, comme par exemple le cuivre et sont constitués d'un corps aplati comprenant au moins un conduit de circulation d'eau de section sensiblement rectangulaire, ainsi que d'une pluralité d'ailettes horizontales solidaires dudit corps, ces ailettes ayant une largeur au moins égale à celle dudit corps, une hauteur d'au moins le triple de celle dudit corps, ainsi qu'un espacement égal à au moins le décuple de l'épaisseur des ailettes .This object is fully achieved in relation to metallic cooling elements carrying a lining of refractory material anchored on the surface, when these elements are formed entirely of metal of high thermal conductivity, such as for example copper and consist of a flattened body comprising at least one water circulation duct of substantially rectangular section, as well as a plurality of horizontal fins integral with said body, these fins having a width at least equal to that of said body, a height of at least three times that of said body, as well as a spacing equal to at least ten times the thickness of the fins.

Ce système de refroidissement constitue de surcroît une armature métallique permettant un bon accrochage mécanique du réfractaire.This cooling system also constitutes a metal frame allowing good mechanical attachment of the refractory.

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Suivant une forme d'exécution avantageuse les ailettes horizontales ont une largeur supérieure à celle du corps englobant le circuit d'eau. En général ce corps s'étend verticalement et les ailettes dépassent des deux côtés.According to an advantageous embodiment, the horizontal fins have a width greater than that of the body including the water circuit. In general this body extends vertically and the fins project from both sides.

Il est également possible de prévoir deux ailettes latérales et/ou des nervures verticales entre les ailettes horizontales de sorte à former un genre de ruches d'abeilles.It is also possible to provide two lateral fins and / or vertical ribs between the horizontal fins so as to form a kind of beehive.

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Suivant les modalités d'exécution connues on peut donner aux ailettes une épaisseur plus prononcée à l'extrémité qu^â la base. Par ailleurs on peut rendre la surface des ailettes et du corps rugueuses ou pourvoir surtout le corps de moyens d'accrochage pour améliorer l'adhérence du matériau réfractaire remplissant les espaces délimités par les ailettes.According to the known methods of execution, the fins can be given a more pronounced thickness at the end than at the base. Furthermore, the surface of the fins and of the body can be roughened or, above all, the body can be provided with attachment means to improve the adhesion of the refractory material filling the spaces delimited by the fins.

Par ailleurs la face froide des éléments sera pourvue - utilement de supports pour l'accrochage au blindage des fours à garnir. De cette façon les éléments sont immobilisés par rapport au blindage et il n'y a pas de risque de cisaillement des conduites d'ancrage et d'évacuation de l'eau.In addition, the cold side of the elements will be provided - usefully with supports for hanging on the armor of the furnaces to be filled. In this way the elements are immobilized with respect to the shielding and there is no risk of shearing of the anchoring pipes and evacuation of the water.

Ces éléments peuvent être moulés en cuivre et leur fabrication ne pose pas de problème technologique particulier.These elements can be molded from copper and their manufacture poses no particular technological problem.

Contrairement aux plaques de refroidissement classiques les éléments suivant l'invention n'ont qu'une surface métallique exposée très réduite. Par suite de la conductivité thermique très élevée du cuivre leur refroidissement reste pourtant suffisamment élevé de sorte que ces éléments peuvent être aménagés également dans les zones inférieures de la cuve sans les exposer de ce fait à une usure trop prononcée ou trop rapide.Unlike conventional cooling plates, the elements according to the invention have only a very small exposed metal surface. Due to the very high thermal conductivity of copper, however, their cooling remains sufficiently high so that these elements can also be fitted in the lower zones of the tank without thereby exposing them to too pronounced or too rapid wear.

Par ailleurs le refroidissement en lames dans la chambre de circulation de l'eau permet une évacuation de chaleur suffisamment efficace à faibles débits de l'eau de refroidissement, la vitesse de cette eau restant toujours suffisamment élevée en tout point du circuit hydraulique, du fait même de la forme de ce circuit.Furthermore the cooling in blades in the water circulation chamber allows a sufficiently efficient heat evacuation at low flow rates of the cooling water, the speed of this water always remaining sufficiently high at any point of the hydraulic circuit, due to the fact even the shape of this circuit.

Le faible front de transmission de la chaleur de l'élé-• ment métallique en relation avec le choix d'un matériau métalli que très bon conducteur thermique et la configuration de la chambre de refroidissement font qu'on parvient à réaliser un refroidissement très judicieux améliorant même très notablement le rendement thermique des fours équipés d'éléments suivant 1' invention, du fait de l'abaissement des pertes de chaleur.The low heat transmission front of the metallic element in relation to the choice of a metallic material which is a very good thermal conductor and the configuration of the cooling chamber make it possible to achieve very judicious cooling. even very significantly improving the thermal efficiency of ovens fitted with elements according to the invention, due to the reduction in heat losses.

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En effet, la grande étendue compartimentée des éléments suivant l'invention, à l'aide desquels on garnit de préférence toute l'étendue des zones des fours à protéger garantit un bon accrochage mécanique du réfractaire. Par ailleurs du fait de leur épaisseur un dégarnissage prématuré n'est pas à craindre. Ces facteurs concourent à maintenir un profil des réfractaires constant, d'où les faibles pertes calorifiques.In fact, the large compartmentalized extent of the elements according to the invention, with the aid of which the entire extent of the zones of the ovens to be protected is preferably provided, guarantees good mechanical attachment of the refractory. Furthermore, because of their thickness, a premature stripping is not to be feared. These factors contribute to maintaining a constant refractory profile, hence the low calorific losses.

* Des exemples d'exécution d'éléments de refroidissement suivant l'invention sont décrits ci-après à titre illustratif en relation avec les dessins dans lesquels: la figure 1 est une coupe a travers un élément de refroidisse-ment pour cubilot la figure 2 est une vue par en dessus du même élément la figure 3 est une vue en plan d'un élément de refroidissement pour haut fourneau, et la figure 4 est une vue par en dessus du même élément.* Examples of execution of cooling elements according to the invention are described below by way of illustration in relation to the drawings in which: FIG. 1 is a section through a cooling element for cupola in FIG. 2 is a top view of the same element Figure 3 is a plan view of a cooling element for blast furnace, and Figure 4 is a top view of the same element.

L'élément de refroidissement pour cubilots illustré par les figures 1 et 2 possède à sa face chaude quatre compartiments délimités par des nervures et des parois latérales d'une hauteur de l'ordre de grandeur de 90-120 mm. Ces compartiments sont remplis avec un matériau réfractaire adéquat, p.ex. un pisé.The cooling element for cupola furnaces illustrated in FIGS. 1 and 2 has on its hot face four compartments delimited by ribs and side walls with a height of the order of magnitude of 90-120 mm. These compartments are filled with a suitable refractory material, eg an adobe.

Ces éléments sont conçus pour garnir surtout la zone d'usure maximale de cubilots.These elements are designed to fill especially the zone of maximum wear of cupolas.

L'élément de refroidissement suivant les figures 3 et 4 est formé par un caisson en cuivre coulé qui délimite une chambre d'eau plate verticale équipée de conduites d'amenée et d'évacuation de l'eau.The cooling element according to FIGS. 3 and 4 is formed by a cast copper casing which delimits a vertical flat water chamber equipped with water supply and evacuation pipes.

Des ailettes solidaires du caisson sur trois de ses faces sont disposées à distances égales. Suivant l'illustration : - 6 - leur largeur est environ le triple et leur hauteur environ le quadruple des dimensions correspondantes du caisson. Leur épaisseur, qui suivant l'illustration est uniforme de la base à leur extrémité, est de l'ordre de grandeur de 10 mm.Fins secured to the box on three of its faces are arranged at equal distances. According to the illustration: - 6 - their width is approximately three times and their height approximately four times the corresponding dimensions of the box. Their thickness, which according to the illustration is uniform from the base to their end, is of the order of magnitude of 10 mm.

Ces éléments, dont les dimensions sont par exemple de 1200x600x200 sont normalement mises en place par 1'intérieur du four lors de la construction de celui-ci. Ceci permet d'obtenir ’ des revêtements réfractaires monolithiques.These elements, the dimensions of which are for example 1200 × 600 × 200, are normally put in place by the interior of the furnace during the construction thereof. This makes it possible to obtain monolithic refractory linings.

Si, en cours de campagne, un élément est accidentellement détruit et doit être remplacé on peut introduire à travers des ouvertures prévues ou aménagées ultérieurement dans le blindage un ou deux éléments à ailettes .dont la largeur est égale à celle du caisson, le réfractaire étant alors constitué par projection ou injection de produits adéquats.If, during the campaign, an element is accidentally destroyed and needs to be replaced, one or two fin elements may be inserted through openings provided or later fitted in the shielding, the width of which is equal to that of the box, the refractory being then formed by spraying or injecting suitable products.

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Claims (4)

1. Eléments de refroidissement métalliques pour fours industriels constitués essentiellement d'une chambre de refroidissement par eau portant extérieurement un garnissage réfractaire ancré en surface, caractérisée en ce qu'ils sont » formés entièrement en un métal de conductibilité thermique • élevée comme le cuivre et qu'ils sont constitués d'un corps aplati englobant au moins une chambre de circulation d'eau de section sensiblement rectangulaire, ainsi que d'une pluralité d'ailettes horizontales solidaires dudit corps, ces ailettes ayant une largeur au moins égale à celle dudit corps, une hauteur d'au moins le triple de celle dudit corps ainsi qu'un espacement égal à au moins le décuple de l'épaisseur des ailettes comprise entre 6 et 20 mm.1. Metal cooling elements for industrial ovens essentially consisting of a water cooling chamber externally carrying a refractory lining anchored on the surface, characterized in that they are »formed entirely of a metal with high thermal conductivity • like copper and that they consist of a flattened body including at least one water circulation chamber of substantially rectangular section, as well as a plurality of horizontal fins integral with said body, these fins having a width at least equal to that of said body, a height of at least three times that of said body and a spacing equal to at least ten times the thickness of the fins between 6 and 20 mm. 2. Eléments de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les ailettes horizontales ont une largeur supérieure à celle du corps et dépassent celui-ci des deux côtés.2. Cooling elements according to claim 1, characterized in that the horizontal fins have a width greater than that of the body and exceed the latter on both sides. 3. Eléments suivant les revendications 1-2, caractérisés en ce que les ailettes horizontales sont reliées entre elles par ' des ailettes verticales latérales.3. Elements according to claims 1-2, characterized in that the horizontal fins are interconnected by 'vertical side fins. 4. Eléments suivant les revendications 1-3, caractérisée en ce qu'entre les ailettes horizontales sont prévues des nervures verticales en ruches d'abeilles.4. Elements according to claims 1-3, characterized in that between the horizontal fins are provided vertical ribs in beehives.