BE540334A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   La présente invention a pour objet de nouveaux réfractaires po- reux à base de silicate de zirconium ayant une porosité totale (rapport du volume des pores au volume total apparent) supérieure à   50%   et possé- dant l'ensemble des propriétés suivantes : a) une masse calorifique élevée, cette caractéristique étant comme on le sait d'un intérêt primordial dans certains cas d'isolation thermique ; b) une température limite d'emploi de 1.500 C environ, nettement supérieure à celle des produits   silico-alumineux   de même porosité actuel- lement connus ;

   c) une résistance   à   l'abrasion élevée à haute température ce qui permet d'obtenir des résultats pratiques remarquables, en particulier pour certaines pièces telles que, par exemple, les brûleurs à circulation rapide des gaz, les brûleurs à surface-combustion, etc... d) une très bonne tenue à la manipulation. 



   Les nouveaux produits réfractaires poreux   à   base de silicate de zirconium, suivant l'invention, présentent la caractéristique de contenir une quantité d'alumine supérieure à 8% et en général comprise entre 8 et 20% en poids. 



   La Demanderesse a constaté que la présence de cette proportion d'alumine dans les réfractaires poreux à base de silicate de zirconium, permettait d'améliorer les qualités de ces réfractaires poreux et, en particulier, d'augmenter la température à laquelle ils s'écrasent sous une charge constante. 



   Les essais effectués par la Demanderesse ont montré que, d'une manière générale, l'amélioration de la résistance à l'écrasement est déjà sensible à partir d'une teneur en alumine de 8 %. Il y a intérêt à se te- nir au voisinage de cette teneur et, en tous cas, au-dessous de 20 % si l'on désire conserver au maximum les propriétés spécifiques des produits poreux à base de silicate de zirconium qui ont été citées ci-dessus. Le prix des matériaux utilisés entre également en considération, mais, en définitive, le choix des teneurs en alumine peut être déterminé pour cha- que fabrication particulière, compte tenu de l'ensemble des conditions que l'on désire réaliser. 



   Les produits réfractaires suivant l'invention peuvent être ob- tenus par tout procédé approprié. 



   C'est ainsi qu'ils peuvent être obtenus quelle que soit la maniè- re dont on développe la porosités et   quelque   soit l'état de la masse réfrac- taire à base de silicate de zirconium (barbotine, pâte liquide, pâte mol- le, pâte dure, pâte sèche, surcomprimée,   ec..)   d'où l'on part, 
L'alumine peut être introduite soit sous forme de corindon, d'a- lumine calcinée, ou d'alumine hydratée, soit de bauxite ou autre minerai d'aluminium hydraté, soit de silicate d'alumine cru ou cuit, naturel ou artificiel. 



   L'alumine peut être introduite sous forme de produit fondu, par exemple fondu au four électrique, contenant une certaine teneur en SiO2.Le dit produit comporte normalement une certaine phase vitreuse et n'entraîne pas de circuit. Ces deux caractéristiques sont intéressantes. 



   Les substances servant à introduire l'alumine peuvent être uti- lisées seules ou en mélange de plusieurs constituants. La présence de pro- duits crus confère à la matière une certaine tenue qui se prolonge au moins 

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 pendant la première partie de la cuisson. 



   Dans tous les cas, il y a intérêt pour obtenir la meilleure ré- sistance à l'écrasement pour une porosité donnée, à employer des   substan-   ces ayant une teneur élevée en alumine. 



   Il est   avantageux,  lorsque les substances servant à introduire l'alumine contiennent de la silice, que le rapport moléculaire alumine/ silice soit supérieur à 1,0 et de préférence supérieure à 1,5. 



   Les substances d'addition ne doivent apporter que de faibles quantités de fondant, tels que les oxydes de fer, de titane, la chaux, l'oxyde de sodium,de potassium, etc... 



   Ces substances d'addition doivent être utilisées dans un état de finesse suffisant. D'après les essais de la Demanderesse il y a habi- tuellement avantage à ce que ces substances aient une grosseur de grains au plus égale à 0,15 mm; la bonne répartition de la substance d'addition et son action sur le silicate de zirconium sont ainsi facilitées. 



   Dans ce qui suit, on présente à titre d'exemples quelques uns des résultats expérimentaux obtenus en utilisant diverses compositions. 



   En se conformant aux prescriptions indiquées ci-après, on a pré- paré des séries d'échantillons susceptibles d'être comparés les uns aux autres ; mais il doit être entendu que ces prescriptions n'entraînent au- cune limitation de l'invention, notamment en ce qui concerne la méthode de fabrication (procédé par lequel la porosité est obtenue, conditions de séchage et de cuisson,   etc..).   



   Les compositions ont été réalisées à partir de sable de zircon d'Australie (silicate de zirconium naturel), qui avaient la composition suivante : 
 EMI2.1 
 
<tb> SiO2 <SEP> 32,9%
<tb> 
<tb> ZrO2 <SEP> 66,5%
<tb> 
<tb> 
<tb> Fe2O3 <SEP> 0,4%
<tb> 
<tb> 
<tb> TiO2 <SEP> 0,2%
<tb> 
 
On utilisait du zircon brut et du zircon pulvérisé. 



   Le zircon brut utilisé avait les caractéristiques granulométri- ques suivantes : 
 EMI2.2 
 
<tb> Refus <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 80 <SEP> (vides <SEP> de <SEP> 0,18 <SEP> mm) <SEP> 0 <SEP> %
<tb> 
<tb> Refus <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 150 <SEP> (vides <SEP> de <SEP> 0,105 <SEP> mm) <SEP> 3,5 <SEP> %
<tb> Refus <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 200 <SEP> (vides <SEP> de <SEP> 0,075 <SEP> mm) <SEP> 100 <SEP> %
<tb> 
 
Le zircon pulvérisé utilisé avait les caractéristiques granulo- métriques suivantes : 
 EMI2.3 
 
<tb> Refus <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 150 <SEP> 0 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Refus <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 200 <SEP> 2 <SEP> %
<tb> 
 
On substituait, dans le dosage de zircon brut et de zircon pul- vérisé, à une partie du zircon pulvérisé, les différentes matières ser- vant à introduire l'alumine.

   On ajoutait de l'eau, des quantités suffisan- tes de matière, combustible pour obtenir la porosité désirée, et de résidu   sulfitique   de l'industrie papetière pour servir de liant. Le produit ob- tenu après malaxage était introduit dans des moules métalliques de 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 40 x 60 x 120 mm. et moulé sous forme de briquettes qui étaient ensuite abandonnées à l'air pendant 8 jours, séchées pendant 24 heures à 110 C et enfin cuites à 1.500 C pendant 2 heures. 



   Des éprouvettes cylindriques de 28 mm. de diamètre et de 40 mm de hauteur étaient découpées à la couronne diamantée dans les briquettes après leur refroidissement. Elles étaient soumises à l'essai d'affaisse- ment à température croissante, sous une charge constante de 2   kg/cm2,    @   en suivant la norme suivante : L'éprouvette était placée dans la zone la plus chaude du résistor en graphite d'un four alimenté sous basse ten- sion ;on notait respectivement les températures d'affaissement commen- çant et d'affaissement   totalo   
Dans le tableau I sont groupés les résultats obtenus avec des mélanges de densités apparentes diverses, réalisés, d'une part, sans ad- dition, d'autre part, avec addition de différentes matières silico-alu- mineuses. 



   Les résultats obtenus en employant du corindon sont présentés dans le tableau II ;on a observé que, spécialement dans ce cas, la cuis- son à   1.550 C   offrait un avantage marqué sur la cuisson à 1.500 C, et donnait des produits ayant une réfractairité sous charge nettement plus élevée. 



   L'ensemble des résultats présentés dans les tableaux I et II mon- tre qu'on obtient une amélioration importante de la résistance à l'écrase- ment sous charge à haute température quand, conformément à l'invention, on substitue   15 %   environ d'alumine ou des matières alumineuses citées, à 15% de zircon broyé, dans le mélange zircon brut - zircon broyé. 



   TABLEAU 1 
 EMI3.1 
 
<tb> Mélange <SEP> réalisé <SEP> température <SEP> densité <SEP> porosité <SEP> Température <SEP> d'af-
<tb> 
<tb> de <SEP> cuisson <SEP> apparente <SEP> faissement <SEP> sous <SEP> 2
<tb> 
<tb> Zircon <SEP> Zircon <SEP> Matière <SEP> kg/cm2
<tb> 
<tb> Brut <SEP> pulvérisé <SEP> d'addition <SEP> début <SEP> de <SEP> affaisse-
<tb> 
<tb> l'affais- <SEP> ment <SEP> com-
<tb> 
<tb> sement <SEP> plet
<tb> 
 
 EMI3.2 
 59 % 41 % Néant 1-50000 l,76 63 % 1.01500 ..V15 C " " " " 2,31 51 % 1.0600C 1.10" C 50 % 50 % néant 1.50000 1,84 61 , 1.035 C 1*065 C " " " " 2,14 55 % 1.09000 1e0g0 C 50 % 35 % A,rl5 1.5000C 1,55 64 fie 1.495 C 1.5150C " " " If 1163 62 % 1. 485;

  '.C 1.525 0 
 EMI3.3 
 
<tb> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 1,79 <SEP> 58 <SEP> % <SEP> 1.485 C <SEP> 1.515 C
<tb> 
 
 EMI3.4 
 50 % 35 % Cyanite 1.500 C z 61 % 1.51500 1.5450C 
 EMI3.5 
 
<tb> cuite
<tb> 15 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> "A" <SEP> produit <SEP> fondu <SEP> contenant <SEP> 75 <SEP> % <SEP> A12O3, <SEP> 20 <SEP> µÉ <SEP> SiO2 <SEP> et
<tb> 5% <SEP> impuretés.
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



  TABLEAU II 
 EMI4.1 
 
<tb> Mélange <SEP> réalisé <SEP> Température <SEP> Densité <SEP> porosité <SEP> Température <SEP> d'af-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> de <SEP> cuisson <SEP> apparente <SEP> faissement <SEP> sous
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> kg/cm2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Zircon <SEP> Zircon <SEP> Matière
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<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> brut <SEP> pulvérisé <SEP> d'addition <SEP> début <SEP> de <SEP> affaisse-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> l'affais- <SEP> ment
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> sement <SEP> complet
<tb> 
 
 EMI4.2 
 z z Corindon 1.500 c 1,72 60 té 1.385 c 1.43500 bzz fi If fi fi 2,00 z 1.4a  C 1.4400C "11 " If 1.550 C 1976 59 % 1.51000 1. 5e  C rt" il 2900 53 % i.530 C 1.5"f? C 
REVENDICATIONS. 



   1.- A titre de produits industriels nouveaux, des produits ré- fractaires poreux   à   base de silicate de zirconium contenant de l'alumine dans une proportion en poids supérieure à 8%, et en général comprise entre 8 et 20%.

Claims (1)

1. 2. - Un mode d'obtention de produits selon la revendication 1, comprenant, indépendamment de la manière dont la porosité est développée et quel que soit l'état de la masse réfractaire à base de silicate de zir- conium, l'incorporation d'alumine sous diverses formes, simple ou combinée, naturelle ou préparée, notamment l'une ou l'autre ou plusieurs des formes: corindon, alumine calcinée, alumine hydratée, silicate d'alumine cru ou cuit, naturel ou artificiel.

   3. - Un mode d'obtention selon la revendication 2, dans lequel l'alumine est introduite sous forme de produit fondu, en particulier con- tenant du SiO2 et une phase vitreuse.

   4.- Un mode d'obtention selon la revendication 2, dans lequel l'addition de substances alumineuses comprend des produits crus en vue no- tamment de conférer de la tenue au mélange.

   5. - Un mode d'obtention selon la revendication 2, dans lequel les substances servant à introduire l'alumine contiennent de la silice, et le rapport moléculaire alumine/silice est choisi supérieur à 1,0 et de pré- férence supérieur à 1,5.

   6.- Un mode d'obtention selon la revendication 2, dans lequel les substances alumineuses d'addition sont choisies pauvres en, ou exemptes de fondants tels que : oxydes de fer, titane, chaux, oxyde de sodium, de potassium, etc...

   7.- Un mode d'obtention selon une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel les substances d'addition sont utilisées avec une gros- seur de grain au plus égale à 0,15 mm.

   8.- Des modes d'obtention selon une ou plusieurs des revendica- tions 2 à 7, exécutées conformément aux exemples donnés.