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PROCEDE POUR FABRIQUER DES MATERIAUX OU PIERRES ARTIFICIELLES REFRACTAIRES, CONSTITUES DE SCORIES.
- La présente invention concerne un procédé de fabrication de ma- tériaux et/ou de pierres artificielles réfractaires ou hautement réfractaires.
On connaît déjà des pierres réfractaires qui contiennent des odes, à point de fusion élevé, des,métaux lourds acidifiants du groupe auxiliaire 4 à 7 du système périodique, comme le titane, le vanadium, le chrome, le molybdène, le tungstène ou le manganèse. En outre, on a déjà proposé de fabriquer de telles pierres par calcination de scories produites lors de la fabrication de l'acier ordinaire ou de l'acier fin.
Il a été constaté que la résistance à l'usure, la durée et la stabilité devant les changements de température, des pierres de scories de ce genre peuvent être beaucoup améliorées comme suit : la matière première est concassée, par exemple à une grosseur de grains allant à la pulvérisation jusqu'à des grains d'environ 13mm, mélangée ensuite avec un liant tel que le verre soluble, mise en forme au moule et solidifiée par pressage ou 'se- couage ; ensuite, les moulages ou le matériau sont soumis à un traitement thermique pendant plusieurs heures à des températures d'environ 100 à 2000 C.
Comme matière première, sont particulièrement appropriées les scories contenant les métaux ci-dessus à point de fusion élevé, et produites lors de la fabrication de l'acier au haut fourneau suivant le procédé Thomas, le procédé SIEMENS-MARTIN, le procédé de l'acier au creuset, ou au four é- lctrique. On peut aussi utiliser les scories de thermite.
Dans les nouvelles pierres de scories prises à froid, les grains unitaires sont reliés les uns aux autres, au moyen du liant, par cohésion colloïdale. La structure des pierres est par suite encore passablement ins- table et peut, lors de la mise en place ultérieure des pierres dans le four, s'adapter beaucoup mieux aux effets thermiques qui s'exercent principalement
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sur la surface du plus petit côté de la pierre, que la structure des pierres calcinées. Dans ces dernières, en effet9 les éléments unitaires de la gra- nulation sont frittés ensemble par concrétion, ce qui donne une structure rigide et moins déformable.
Cette particularité fondamentale des pierres dont la prise s'effectue à froid subsiste essentiellement aussi lors de la mise en place dans le four industriel, puisque les pierres sont exposées à de hautes températures seulement sur leur face en contact avec le feu, tandis que l'effet de la température diminue trop vite vers le côté de la maçonnerie. Les supériorités particulières de la pierre prise à froid, au point de vue de sa stabilité devant les changements de température et de ses autres avantageuses propriétés, sont ainsi pleinement conservées.
Comme liant pour la matière première, on utilise de préférence du verre soluble. Mais on peut également ajouter aux scories réduites en fragments, au lieu de verre soluble, des acides, des électrolytes acides, demi-acides et neutres et/ou des sulfates ou chlorures acides, demi-acides ou neutres du groupe alcalin ou du groupe alcalino-terreux, ainsi que du groupe des,-métaux-terreux.
Les pierres et matériaux liés à froid et constitués de scorie de titane se sont révélés comme particulièrement avantageux; ils présentent, en effet, une stabilité élevée devant les changements de température, une durée plus longue et une meilleure résistance au frottement; de plus, les dépôts s'y forment difficilement. Il s'ensuit qu'ils sont particulièrement appropriés au revêtement des parties de fours qui sont exposées à la forma- tion de dépôts; selon l'invention, ils sont donc particulièrement utilisés pour revêtir la zone annulaire des fours LEPOL et autres fours tournants, ainsi que pour revêtir la zone de concrétion des fours à cuve pour la fabri- cation du ciment.
En utilisant ces pierres, on supprime les inconvénients importants qui se présentaient jusqu'ici, dans les zones en question, par suite de la formation d'un anneau., Vraisemblablement, cela doit être attri- bué à la très mauvaise conductibilité thermique des pierres et matériaux, liés à froid, en scorie de titane ; cettemauvaise conductibilité produit une chu- te continuelle des-dépôts formés, de sorte que ces derniers ne peuvent croître et former les anneaux indésirableso Prémier exemple de mise en oeuvre.
Comme matière première pour les pierres à liaison à froid, on utilise une scorie contenant du chrome, et de composition suivante :
EMI2.1
<tb> Or <SEP> 203 <SEP> 4,5 <SEP> %
<tb>
<tb> FeO <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> %
<tb>
<tb> A1203 <SEP> 26,7 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Si02 <SEP> 29, <SEP> 7 <SEP> %
<tb> CaO <SEP> 3,4 <SEP> %
<tb>
<tb> MgO <SEP> 34,1 <SEP> %
<tb>
La scorie est mise dans l'état de granulation suivante : 1 à 5 mm environ 30 %
0 à 1 mm environ 40 %
0 à 0,2 mm environ 30 % Au mélange de cette scorie au chrome, de granulation sus-indiquée, on ajoute 10% en poids de verre soluble usuel du commerce; ensuite., on mélange et on fait prendre en masse par secouage ou pressage.
Les moulages obtenus sont finalement chauffés environ deux jours à des températures de 100 à 200 G.
Second exemple de mise en oeuvre.
De la scorie de ferrotitane, telle qu'elle est obtenue lors de la fabrication des aciers fins, et se présente par exemple avec la composi- tion suivante :
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EMI3.1
<tb> SiO2 <SEP> 1 <SEP> %
<tb>
<tb> Al2O3 <SEP> 59,6 <SEP> %
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> 18,9 <SEP> %
<tb>
<tb> Fe2O3 <SEP> 296 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> CaO <SEP> 9,4 <SEP> %
<tb>
<tb> MgO <SEP> 9,5 <SEP> % <SEP>
<tb>
est comme décrit dans l'exemple 1, mise en fragments, mélangée suivant les granulations correspondantes ;
on ajoute de l'acide sulfurique étendu (d = 1,27), on mélange intimement, on forme les moulages.. on fait prendre ces derniers en masse par pressage ou secouage et on les soumet trois à quatre jours à un traitement thermique à 100 à 200 C. Au lieu d'acide sulfurique, on peut aussi, comme liant, utiliser du verre soluble.
Troisième exemple de mise en oeuvre.
On utilise des scories produites dans le procédé par thermite, et dont la composition est la suivante
EMI3.2
<tb> O <SEP> à <SEP> 5 <SEP> % <SEP> SiO2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 54 <SEP> à <SEP> 75 <SEP> % <SEP> Al2O3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1,5 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> % <SEP> Fe2O3
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> % <SEP> TiO2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> à <SEP> 7 <SEP> % <SEP> CaO
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> à <SEP> 7 <SEP> % <SEP> MgO
<tb>
Les scories sont concassées, mises en état de granulation cor- respondante et mélangées avec 4 à 8 % en poids de verre soluble (d = 1,350) et avec de l'eau jusqu'à consistance propre au moulage; elles sont. amenées à la prise en masse par secouage, pressage ou damage et soumises pendant plusieurs heures à un traitement thermique à 100 à 200 C.
Les pierres ou matériaux obtenus de cette manière sont utilisés pour le revêtement des zones annulaires de fours LEPOL ou autres fours tournants, ainsi que pour le revêtement de la zone de concrétion des fours à cuve pour la fabrication du ciment.
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PROCESS FOR MANUFACTURING REFRACTORY MATERIALS OR ARTIFICIAL STONES, CONSISTING OF SLAG.
The present invention relates to a process for manufacturing refractory or highly refractory materials and / or artificial stones.
Refractory stones are already known which contain odes, at a high melting point, of acidifying heavy metals of the auxiliary group 4 to 7 of the periodic system, such as titanium, vanadium, chromium, molybdenum, tungsten or manganese . In addition, it has already been proposed to manufacture such stones by calcining slag produced during the manufacture of ordinary steel or fine steel.
It has been found that the wear resistance, durability and stability in the face of temperature changes, such slag stones can be greatly improved as follows: the raw material is crushed, for example to a grain size spraying up to grains of about 13mm, then mixed with a binder such as water glass, molded and solidified by pressing or shaking; then the castings or material is subjected to heat treatment for several hours at temperatures of about 100 to 2000 C.
As raw material, slags containing the above metals with a high melting point are particularly suitable, and produced during the manufacture of steel in a blast furnace according to the Thomas process, the SIEMENS-MARTIN process, the steel in a crucible or in an electric furnace. It is also possible to use thermite slag.
In the new cold-set slag stones, the unit grains are linked to each other, by means of the binder, by colloidal cohesion. The structure of the stones is therefore still rather unstable and can, during the subsequent placement of the stones in the furnace, adapt much better to the thermal effects which are mainly exerted.
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on the surface of the smaller side of the stone, than the structure of charred stones. In the latter, in fact9 the unitary elements of the granulation are sintered together by concretion, which gives a rigid and less deformable structure.
This fundamental peculiarity of stones whose setting is carried out cold essentially also remains during installation in the industrial furnace, since the stones are exposed to high temperatures only on their face in contact with the fire, while the temperature effect decreases too quickly towards the side of the masonry. The particular superiorities of cold-set stone, from the point of view of its stability to changes in temperature and of its other advantageous properties, are thus fully preserved.
As the binder for the raw material, water glass is preferably used. But it is also possible to add to the slag reduced in fragments, instead of soluble glass, acids, acidic, semi-acidic and neutral electrolytes and / or acidic, semi-acidic or neutral sulfates or chlorides of the alkali group or of the alkaline group -terreux, as well as from the group of -metals-earthy.
Stones and cold-bonded materials consisting of titanium slag have been found to be particularly advantageous; they present, in fact, a high stability in the face of temperature changes, a longer duration and better resistance to friction; moreover, deposits hardly form there. It follows that they are particularly suitable for coating those parts of furnaces which are exposed to deposit formation; according to the invention, they are therefore particularly used for coating the annular zone of LEPOL furnaces and other rotary furnaces, as well as for coating the concretion zone of shaft furnaces for the manufacture of cement.
By using these stones, the important drawbacks which have hitherto arisen in the areas in question due to the formation of a ring are eliminated. Presumably this must be attributed to the very poor thermal conductivity of the stones. and materials, cold bonded, of titanium slag; This poor conductivity produces a continual drop in the deposits formed, so that the latter cannot grow and form the unwanted rings. First example of implementation.
As raw material for cold-bonded stones, a slag containing chromium is used, and of the following composition:
EMI2.1
<tb> Or <SEP> 203 <SEP> 4.5 <SEP>%
<tb>
<tb> FeO <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP>%
<tb>
<tb> A1203 <SEP> 26.7 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Si02 <SEP> 29, <SEP> 7 <SEP>%
<tb> CaO <SEP> 3.4 <SEP>%
<tb>
<tb> MgO <SEP> 34.1 <SEP>%
<tb>
The slag is put into the following granulation state: 1 to 5 mm approximately 30%
0 to 1 mm approx.40%
0 to 0.2 mm approximately 30% To the mixture of this chromium slag, of the above-mentioned granulation, is added 10% by weight of commercially available water glass; then., mixed and solidified by shaking or pressing.
The castings obtained are finally heated for about two days at temperatures of 100 to 200 G.
Second example of implementation.
Ferrotitanium slag, as obtained during the manufacture of fine steels, and is presented, for example, with the following composition:
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EMI3.1
<tb> SiO2 <SEP> 1 <SEP>%
<tb>
<tb> Al2O3 <SEP> 59.6 <SEP>%
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> 18.9 <SEP>%
<tb>
<tb> Fe2O3 <SEP> 296 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> CaO <SEP> 9.4 <SEP>%
<tb>
<tb> MgO <SEP> 9.5 <SEP>% <SEP>
<tb>
is as described in Example 1, fragmented, mixed according to the corresponding granulations;
extended sulfuric acid (d = 1.27) is added, the moldings are mixed thoroughly, the moldings are formed. the latter are made to solidify by pressing or shaking and they are subjected for three to four days to a heat treatment at 100 to 200 C. Instead of sulfuric acid, water glass can also be used as a binder.
Third example of implementation.
Slag produced in the thermite process is used, the composition of which is as follows
EMI3.2
<tb> O <SEP> to <SEP> 5 <SEP>% <SEP> SiO2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 54 <SEP> to <SEP> 75 <SEP>% <SEP> Al2O3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.5 <SEP> to <SEP> 10 <SEP>% <SEP> Fe2O3
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> to <SEP> 33 <SEP>% <SEP> TiO2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> to <SEP> 7 <SEP>% <SEP> CaO
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> to <SEP> 7 <SEP>% <SEP> MgO
<tb>
The slag is crushed, put into a state of corresponding granulation and mixed with 4 to 8% by weight of water glass (d = 1.350) and with water to a consistency suitable for molding; they are. solidified by shaking, pressing or tamping and subjected for several hours to a heat treatment at 100 to 200 C.
The stones or materials obtained in this way are used for the lining of the annular zones of LEPOL furnaces or other rotary kilns, as well as for the lining of the concretion zone of shaft kilns for the manufacture of cement.