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Pièce de construction céramique réfractaire.
La présente invention concerne une pièce de construction céramique réfractaire, qui est conçue, par exemple, comme un tube de coulée, un tube plongeur, une lance, un bouchon monobloc, etc., la pièce de construction céramique réfractaire étant composée au moins partiellement de sections enroulées sous forme de bandage.
Une telle pièce de construction a été décrite, entre autres, dans le document DE 29 33 143 C2 en tant que lance destinée à insuffler de l'oxygène, de l'azote et/ou de l'argon. A cet effet, un tube en acier est revêtu d'une ou plusieurs couches de ficelle fibreuse réfractaire, ou d'un filet, d'une bande ou d'un tissu, et
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imprégné ensuite d'un mélange bourbeux ou pâteux composé bourbeux ou mâteux composé d'un matériau réfractaire et d'une solution de silicate de sodium. Après séchage de la première couche, on applique une deuxième couche composée d'un matériau réfractaire et d'un liant dont s'imbibe le réseau de fibres réfractaires.
De cette manière, on vise à obtenir sur les lances une augmentation de la résistance à l'usure et de la résistance aux chocs thermiques.
La structure d'une pièce de construction céramique réfractaire, enroulée au moins partiellement sous forme de bandage, a l'avantage de pouvoir obtenir, par l'intermédiaire du matériau support (un réseau de fibres réfractaires par-exemple) me stabilité mécanique élevée. Dans le cas d'une lance, par exemple, le matériau support
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agit comme une armature à l'intérieur du revêtement -nt----eur du re, rêtement réfractaire.
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L'objet de la présente invention est de perfectionner la technologie susmentionnée et de la rendre exploitable dans de nouvelles applications.
A cet effet, la présente invention s'appuie sur la réflexion suivante : il existe un grand nombre de domaines d'application pour lesquels il est souhaitable que le matériau réfractaire présente une étanchéité objective et subjective, au moins sur certaines parties déterminées. C'est le cas des tubes de coulée, par exemple, dans lesquels il s'agit d'empêcher la pénétration d'oxygène dans le jet de coulée. Selon les documents DE 93 18 726 Ul et EP 0 065 514 Bl, les tubes de coulée sont munis dans ce but d'un tube métallique extérieur étanche au gaz. Cette conception permet en même temps d'éviter, en cas de fissuration du revêtement intérieur réfractaire, une désagrégation totale du tube de coulée.
Pour d'autres applications, comme les mattes lavées au gaz, par exemple, l'étanchéité du matériau réfractaire doit répondre à des exigences telles qu'il empêche la diffusion latérale du gaz de traitement qui traverse la matte lavée au gaz.
L'invention a reconnu que, pour résoudre les deux problèmes susmentionnés, totalement différents, il est possible d'utiliser une pièce de construction céramique réfractaire, laquelle est composée au moins en partie de sections enroulées sous forme de bandage et présentant les caractéristiques suivantes - les sections enroulées sous :orme de bandage présentent des cavités s'étendant à l'intérieur du
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matériau réfractaire, lesquelles ont été formées par évaporation ou combustion d'un matériau support correspondant ou d'un revêtement appliqué sur le matériau support, après le séchage, la malléabilisation ou la cuisson de la pièce de construction.
En d'autres termes, lors de la fabrication d'une pièce de construction céramique réfractaire conforme à l'invention, celle-ci est formée au moins en partie de sections enroulées sous forme de bandages. Le bandage présente à cet effet un matériau support, dont une ou deux faces sont revêtues-tout comme un bandage de plâtre en plâtre-d'une masse réfractaire. Les sections correspondantes sont fabriquées avec le bandage selon des méthodes d'enroulement appropriées et le composant est ensuite soumis à un traitement de séchage, de malléabilisation ou de cuisson.
Si l'on utilise un matériau support combustible à ces températures, la fonction d'armature citée ci-dessus est certes annulée, mais en même temps des cavités in situ sont mises à disposition, qui peuvent ensuite être raccordés à une conduite extérieure d'admission de gaz et dans laquelle circule un gaz de traitement, par exemple un gaz inerte.
Dans un autre mode de réalisation, le matériau support est constitué d'un matériau réfractaire, des fibres céramiques par exemple, et d'un revêtement qui s'évapore ou se consume lors du séchage, de la malléabilisation ou de la cuisson du composant, et d'une pâte réfractaire, un mortier réfractaire ou un produit analogue, confectionné autour dudit revêtement. Le cas
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échéant, le revêtement peut lui-même être composé d'une pâte ou d'un mortier réfractaire.
Dans ces différents cas, le matériau support est conservé au cours du séchage, de la malléabilisation ou de la cuisson ; ledit revêtement se contracte cependant, s'évapore ou se consume entièrement, de telle sorte que des cavités en forme de tubes se forment dans le matériau réfractaire autour du matériau support, lesquelles-tout comme il a été décrit ci-dessus-peuvent également être raccordées à des sources de gaz externes.
Le mode de réalisation cité en dernier lieu a l'avantage de maintenir la fonction d'armature du matériau support et de favoriser la stabilité thermique et mécanique de la pièce de construction, même aux températures d'utilisation.
Dans le cas d'un tube de coulée, comme il a été décrit ci-dessus, le mode de réalisation conforme à l'invention a l'avantage de pouvoir éviter l'utilisation d'un tube métallique extérieur. La stabilisation mécanique est assurée par le matériau support. Toute infiltration d'oxygène est évitée étant donné que les cavités décrites sont raccordées à une source de gaz inerte, qui au cours de l'utilisation, injecte un courant de gaz inerte au travers des cavités et évite une aspiration d'oxygène vers le jet de coulée.
Alors que les cavités décrites remplissent une fonction"passive"dans le mode de réalisation cité cidessus, on peut aussi utiliser le même principe avec une matte lavée au gaz, les cavités jouant dans ce cas une
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fonction"active", en permettant notamment l'admission d'un gaz de traitement dans la coulée de métal.
L'objet de l'invention est également de choisir le matériau du matériau support, la nature et les dimensions du matériau support, et le cas échéant, le revêtement en fonction de chaque application.
Pour de nombreux domaines d'application, il semble rationnel de concevoir un matériau support en forme de réseau (bi-ou tri-dimensionnel), de telle sorte qu'il se forme dans la pièce de construction, en fin de compte, également un système de pores en forme de réseau, soit par la combustion du matériau support, soit par rétraction, évaporation ou combustion du revêtement éventuellement appliqué sur le matériau support. Ce revêtement peut être composé d'une résine synthétique ou d'une cire, par exemple.
Toutefois, en fonction du domaine d'application, il est également possible de concevoir un matériau support en forme de ficelle, de forme hélicoïdale ou des systèmes analogues. La présente invention ne limite en aucun cas les nombreux systèmes possibles.
Il est déterminant que les cavités soient formées dans le matériau réfractaire au travers ou autour du matériau support, et qu'elles se situent dans des parties de la pièce de construction qui ont été enroulées sous forme de bandage selon la méthode décrite.
Dans le cas d'un tube de coulée, il peut être rationnel de réaliser la partie intérieure du tube de coulée de façon conventionnelle par coulée ou moulage par pression et d'enrouler sur la partie intérieure une
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section en forme de bandage. Cette section augmente la sécurité d'emploi de l'ensemble du tube de coulée, notamment lorsque des fissures apparaissent sur la partie intérieure, dont le développement vers l'extérieur est empêché par le bandage, ce qui permet d'éviter, de plus, une admission d'air indésirable venant de l'extérieur.
La pièce de construction, en forme de stratifié, obtenue par bobinage permet d'enlier des composants réfractaires choisis et qui peuvent être adaptés au profil de sollicitation. Une fois de plus, le choix du matériau réfractaire est orienté en fonction de chaque application. Des oxydes réfractaires, tels que l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de zirconium ou l'oxyde de magnésium appartiennent à des catégories typiques de matériaux réfractaires qui peuvent trouver une application conforme à l'invention.
La présente invention est expliquée en détail ciaprès à l'appui de la fabrication d'un tube de coulée.
Pour ce faire, on réalise tout d'abord selon la méthode classique une section intérieure du tube de coulée, par coulée ou moulage par pression. On enroule ensuite sur cette partie intérieure un bandage qui est obtenu de la manière suivante : il présente un matériau support formant un réseau en fibres d'oxyde d'aluminium, qui sont revêtues d'une cire, le matériau support étant inséré dans un dépôt d'oxyde d'aluminium réfractaire. Le bandage est ensuite enroulé sous forme croisée autour de la partie intérieure et la pièce de construction ainsi
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fabriquée est ensuite soumise à un traitement de séchage, 1 de malléabilisation et/ou de cuisson, ce qui provoque
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l'évaporation du revêtement de cire et, de ce fait, la formation de cavités en forme de canaux autour de la structure réticulaire du matériau support.
Enfin, on raccorde, de préférence du côté de l'extrémité d'admission du tube de coulée, une conduite centrale d'admission de gaz au canaux de pores, dans lesquels circule au cours de l'utilisation un gaz inerte, tel que l'argon.
Le dessin schématique annexé montre un tel tube de coulée, dont le tronçon intérieur coulé porte la référence 10 et la partie extérieure bobinée la référence 20, les canaux de pores en forme de réseaux étant représentés schématiquement et portant la référence 30 et le raccordement central de gaz inerte étant désigné par la référence 40.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
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Refractory ceramic construction part.
The present invention relates to a refractory ceramic construction part, which is designed, for example, as a pouring tube, a dip tube, a lance, a one-piece plug, etc., the refractory ceramic construction part being composed at least partially of sections rolled up as a bandage.
Such a construction part has been described, inter alia, in document DE 29 33 143 C2 as a lance intended to inject oxygen, nitrogen and / or argon. To this end, a steel tube is coated with one or more layers of refractory fibrous string, or with a net, a strip or a fabric, and
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then impregnated with a muddy or pasty mixture, muddy or chewy compound composed of a refractory material and a solution of sodium silicate. After drying the first layer, apply a second layer composed of a refractory material and a binder which soaks the network of refractory fibers.
In this way, the aim is to obtain an increase in the wear resistance and the resistance to thermal shocks on the lances.
The structure of a refractory ceramic construction part, wound at least partially in the form of a bandage, has the advantage of being able to obtain, by means of the support material (a network of refractory fibers for example), high mechanical stability. In the case of a lance, for example, the support material
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acts as a reinforcement inside the coating -nt ---- eur of the re, stubborn refractory.
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The object of the present invention is to improve the above-mentioned technology and to make it usable in new applications.
To this end, the present invention is based on the following reflection: there are a large number of fields of application for which it is desirable for the refractory material to have an objective and subjective seal, at least on certain determined parts. This is the case with pouring tubes, for example, in which it is a question of preventing the penetration of oxygen into the casting jet. According to the documents DE 93 18 726 Ul and EP 0 065 514 Bl, the pouring tubes are provided for this purpose with a gas-tight external metal tube. This design makes it possible at the same time to avoid, in the event of cracking of the refractory lining, a total disintegration of the pouring tube.
For other applications, such as gas-washed matte, for example, the sealing of the refractory material must meet requirements such that it prevents lateral diffusion of the treatment gas which passes through the gas-washed matte.
The invention has recognized that, in order to solve the two completely different problems mentioned above, it is possible to use a refractory ceramic construction part, which is composed at least in part of sections wound in the form of a bandage and having the following characteristics - the sections wound under: bandage elm have cavities extending inside the
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refractory material, which have been formed by evaporation or combustion of a corresponding support material or a coating applied to the support material, after drying, malleabilization or baking of the construction part.
In other words, during the manufacture of a refractory ceramic construction part in accordance with the invention, it is formed at least in part from sections wound in the form of bandages. For this purpose, the bandage has a support material, one or two faces of which are coated - just like a plaster plaster bandage - with a refractory mass. The corresponding sections are made with the bandage according to suitable winding methods and the component is then subjected to a drying, malleable or baking treatment.
If a combustible support material is used at these temperatures, the reinforcement function mentioned above is certainly canceled, but at the same time in situ cavities are made available, which can then be connected to an external pipe of gas inlet and in which a process gas, for example an inert gas, circulates.
In another embodiment, the support material consists of a refractory material, ceramic fibers for example, and a coating which evaporates or is consumed during the drying, the malleability or the baking of the component, and a refractory paste, a refractory mortar or the like, made around said coating. The case
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if necessary, the coating can itself be composed of a refractory paste or mortar.
In these different cases, the support material is kept during drying, malleability or cooking; said coating, however, contracts, evaporates or completely burns out, so that tube-like cavities are formed in the refractory material around the support material, which - just as described above - can also be connected to external gas sources.
The last mentioned embodiment has the advantage of maintaining the reinforcement function of the support material and of promoting the thermal and mechanical stability of the construction part, even at operating temperatures.
In the case of a pouring tube, as described above, the embodiment according to the invention has the advantage of being able to avoid the use of an external metal tube. Mechanical stabilization is ensured by the support material. Any oxygen infiltration is avoided since the cavities described are connected to a source of inert gas, which during use injects a stream of inert gas through the cavities and avoids an aspiration of oxygen towards the jet. of casting.
While the cavities described fulfill a "passive" function in the embodiment cited above, it is also possible to use the same principle with a mat washed with gas, the cavities playing in this case a
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"active" function, in particular allowing the admission of a treatment gas into the metal casting.
The object of the invention is also to choose the material of the support material, the nature and the dimensions of the support material, and if necessary, the coating according to each application.
For many fields of application, it seems rational to design a support material in the form of a network (two- or three-dimensional), so that it forms in the building part, ultimately, also a pore system in the form of a network, either by the combustion of the support material, or by retraction, evaporation or combustion of the coating possibly applied to the support material. This coating can be composed of a synthetic resin or a wax, for example.
However, depending on the field of application, it is also possible to design a support material in the form of a string, in a helical shape or similar systems. The present invention in no way limits the many possible systems.
It is crucial that the cavities are formed in the refractory material through or around the support material, and that they are located in parts of the construction part which have been wound in the form of a bandage according to the method described.
In the case of a pouring tube, it may be rational to produce the inner part of the pouring tube in a conventional manner by casting or pressure molding and to wind on the inner part a
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bandage section. This section increases the safety of use of the entire pouring tube, in particular when cracks appear on the inner part, the development of which towards the outside is prevented by the tire, which also makes it possible to avoid an unwanted air intake from outside.
The construction part, in the form of a laminate, obtained by winding, allows to bond selected refractory components which can be adapted to the stress profile. Once again, the choice of refractory material is oriented according to each application. Refractory oxides, such as aluminum oxide, zirconium oxide or magnesium oxide belong to typical categories of refractory materials which can find an application in accordance with the invention.
The present invention is explained in detail below in support of the manufacture of a pouring tube.
To do this, an internal section of the pouring tube is first produced by the conventional method, by casting or by pressure molding. A bandage is then wound on this inner part which is obtained in the following manner: it has a support material forming a network of aluminum oxide fibers, which are coated with a wax, the support material being inserted in a deposit refractory aluminum oxide. The bandage is then wrapped in a cross shape around the inner part and the construction part as well
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manufactured is then subjected to a drying treatment, 1 to malleability and / or to cooking, which causes
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evaporation of the wax coating and thereby the formation of channel-shaped cavities around the reticular structure of the support material.
Finally, preferably connected on the side of the inlet end of the pouring tube, a central gas inlet pipe to the pore channels, in which an inert gas such as l circulates during use. 'argon.
The appended schematic drawing shows such a pouring tube, the inner cast section of which bears the reference 10 and the wound outer part the reference 20, the pore channels in the form of networks being represented diagrammatically and bearing the reference 30 and the central connection of inert gas being designated by the reference 40.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described above and shown, from which we can provide other modes and other embodiments, without departing from the scope of the invention .