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La présente invention est 'relative aux articles ré- fractaires tels que ceux qui sont utilisés dans la voûte de l'avant-foyer ou l'avant creuset des appareils pour l'é- tirage du verre à vitres, et elle vise aussi des composi- tions pour la fabrication d'articles réfractaires.
Dans la fabrication du verre à vitrespar des opéra- tions d'étirage, une barre ou bloc d'interception ou d'arrêt est monté sur l'avant-creuset de l'appareil d'étirage.
Une partie de la voûte comporte deux blocs en L, c'est-à- dire des blocs allongés qui, en section verticale, sont, sensiblement en forme de L. Les blocs en L sont montés de telle manière que' la branche horizontale de chacun d'eux s'étende vers la feuille de verre étirée. Dans l'appareil d'étirage habituel, une .barre d'étirage est immergée dans le verre en fusion de la manière connue.
Jusqu'ici, pour commencer le fonctionnement, d'un appareil d'étirage du verre, on chauffait le four d'étirage ou avant-creuset avec le verre en fusion fourni par le four de verrerie à bassin associé, mais le bloc d'arrêt, les blocs en L et la barre d'étirage n'étaient pas dans leurs positions convenables dans le four d'étirage. En raison des composi- tions réfractaires de la barre d'étirage, du bloc d'intercep- tion et des blocs en L, il est nécessaire de les préparer à partid d'objets moulés secs dans un four de cuisson voisin de l'appareil d'étirage. On maintenait ensuite les articles ou objets dans le four à la température de travail du four d'étirage du verre.
On les enlevait ensuite du four de cuisson et, sans refroidissement appréciable, on les fixait en place dans le four d'étirage quand ce dernier avait at- teint sa température de travail. Le verre en fusion qui se
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trouvait alors dans le four d'étirage avait formé dans le four de verreirie à bassin associé au four d'étirage et s'é- coulait dans ce dernier. Cette opération était nécessaire pour éviter des craquelures importantes dues au choc thermi- que qui peut se produire si ces articles sont en place lors- que l'appareil d'étirage est amené à la température de tra- vail. La composition réfractaire des blocs en L était diffé- rente de la composition utilisée pour la barre d'arrêt et la barre d'étirage.
Lorsqu'on chauffait l'appareil d'étirage, la partie du sommet de l'avant-creuset qui, pendant l'opéra- tion, est occupée par les blocs en L et l'espace existant entre eux étaient recouverts par des plaques-couvercles ré- fractaires. La suite d'opérations précitée pour le démarra- ge d'un appareil d'étirage nécessite un temps considérable., pour la mise en place des blocs en L, de la barre d'étira- ge et du bloc d'arrêt chauds avant que l'opération d'étira'. ge puisse être amorcée.
Le choc .thermique subi par les.com- positions réfractaires des blocs en L utilisés jusqu'ici avait pour résultat de les briser ou de les faire éclater en menus morceaux dans une mesure indésirable, même si on : les déplaçait d'un four de cuisson chaud jusqu'au four d'é- tirage et si-on les mettait en place aussi rapidement que possible.
Les compositions réfractairos utilisées jusqu'ici. pour la fabrication des blocs en L pour un appareil d'étira- ge comprenaient unmélange de 38% dn poids d'argile- réfrac- taire plastique (dont' les particules avaient une dimension comprise entre 2,10 mm et la dimension des fines), de 22% en' poids d'une argile réfractaire cuite '(dont les particules avaient une dimension comprise entre il,,76 mm et la dimension des fines), de 20% d'une matière réfractaire cuite broy6e (d'une grosseur comprise entre 2,10 mm et la dimension des
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fines),
cette dernière matière étant préparée à partir de sable et d'argile cuite liés par une argile réfractaire plas- tique de 4% en poids de sable liant (dont les particules ont une dimension comprise entre 0,30 ùù et celle des fines) et de 16% en poids de sable d'agate (d'une dimension comprise entre. 0,149 mm et celle des fines). On utilisait cette com- position pour préparer les blocs en L par le procédé habitu- el de la boue épaisse. Dans ce procédé, on dame la boue épaisse dans le moule ayant la forme voulue.
On enlève le moule de l'objet moulé. On laisse sécher ce dernier à la manière habituelle et on le place dans un four de cuisson dans lequel il est porté très graduellement et uniformément à la température de cuisson, puis on le maintient à la tempé- rature de 1'avant-creuset ou four d'étirage jusqu'à ce qu'il doive être mis en place pour former une partie de la voûte du four d'étirage.
La présente invention a pour objet : - des compositions réfractaires qui peuvent être uti. lisées pour fabriquer des articles réfractaires ayant une résistance améliorée aux craquelures et à l'éclatement lors- qu'ils sont soumis à un choc thermique.; -.ides compositions réfractaires pour la fabrication de blocs en L pour appareils d'étirage du verre à vitres,. ces blocs pouvant être placés à la température ambiante dans l'appareil d'étirage, avant que celui-ci ait- été ameczé à la température de travail ;
- des blocs en L pour appareils d'étirage du verré à vitres, ces blocs pouvant être emmagasinés à la températu- re ambiante au lieu de l'être dans un four de cuisson, puis âtre mis en place dans le four d'étirage avant le chauf .-fage d'un avant-creuset pour verre à vitres lors du démar- rage de l'appareil d'étirage.
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La demanderesse a constaté que l'on pouvait préparer des articles réfractaires, tels que des blocs en L et des plaques-couvercles pour un appareil d'étirage du verre à vitres, ces articles ayant une résistance améliorée aux . craquelures ou à l'éclatement lorsqu'ils sont soumis à un choc thermique, en utilisant une composition qui comprend environ de 15 à 45% d'une argle plastique, environ de 10 à 65% d'un: argile cuite et environ de 20 à 70% d'une matière réfractaire qui a un coefficient de dilatation sensiblement uniforme jusqu'à une température de 1315 C au moins et moins de 0,4% de dilatation à la suite d'une élévation de tempé- rature depuis la température ambiante jusqu'à 1093 C environ, comme c'est le cas de la silice fondue.
Ces pourcentages sont donnés en poids du total de matières solides sèches de la composition. Lorsqu'on utilise cette composition pour fabri- quer des articles réfractaires par le procédé habituel de la boue épaisse, cette composition comprend environ de 28 à 45% en poids d'une argile plastique, environ de 10 à 52% en poids d'une argile cuite et environ de 20 à 70% en poids de la matière réfractaire. Lorsqu'on utilise la composition pour la fabrication d'articles réfractaires par le procédé habituel de coulée de la boue liquide, la composition com- prend environ de 15 à 45% en poids d'une argile plastique, environ de 10 à 65% en poids d'argile cuite et environ de
20 à 70% en poids de la matière réfractaire.
Dans les compositions précitées objet de l'invention, il est préférable que le rapport- de l'argile cuite ou calci- née à la matière réfractaire soit inférieur à 2. Par exemple les argiles cuites ou calcinées sont le silex calciné qui est une argile réfractaire cuite, le kaolin cuit, l'argile réfractaire cuite et l'argile figuline cuite. L'argile plas- tique des compositions objet de la présente invention peut être l'une quelconque des argiles qui sont bien connues pour
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avoir une plasticité suffisante pour servir comme agents de liaison pour la préparation de matières réfractaires.
Dans l'utilisation de ces composi.tions pour la fabrication d'objets réfractaires, on utilise les compositions avec de l'eau pour les techniques de la boue épaisse ou de la coulée de la boue liquide., four les deux[procédés, la quantité d'eau utilisée est comprise entre environ 10%1 et 21% en poids, sur la base du poids des matières solides totales. La quantité d'eau entre ces limites dépend de la technique utilisée ain- si que des caractéristiques et de la quantité de l'argile plastique qui sert d'agent liant. De plus, on peut utiliser des mélanges d'argiles plastiques pour obtenir le pourcenta- ge indiqua d'argile plastique et, de même, on peut utiliser des mélanges d'argiles cuites pour réaliser le pourcentage précité.
L'argile plastique de la composition utilisé,e dans le procédé de coulée de. la boue liquide est une argile, tel- le que le kaolin et l'argile figuline, qui est défloculée par un électrolyte ajouté à la composition avec de l'eau.
Un utilise des électrolytes habituels, à raison d'environ 0,1 à 0,25% en poids (sur la base au total des matières solide s ) . Un exemple d'un électrolyte est un mélange d'envi- ron 80% en poids de silicate de sodium et d'environ 20% en poids de soude caustique.
Dans les comppsitions précitées objet de la présente invention, l'argile.plastique [1 une diemnsion maximum de particule telle que la quasi totalité de ladite argile pas- se à travers un tamis dont les ouvertures ont 4,76 mm de diamètre. de préférence, la totalité de 1'argile plastique du mélange de matières solides passe à travers un tamis ay- ant des ouvertures de 2,1U mm. L'argile calcinée ou cuite et la silice fondue doivent également avoir des particules de petite dimension.
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L'invention sera facilement comprise par tout homme de l'art à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est une vue en plan par dessus d'un bl.oc en L préféré pour un appareil d'étirage de verre à vi- tres, bloc qui est fabriqué à partir de la composition réfrat -taire objet de la présente invention ; - la figure 2 est une coupe verticale par 2-2 de la figure 1 et montre un revêtement réfractaire d'une composi- tion différente sur ceux des côtés du bloc en L qui sont exposés aux fumées dans un four d'étirage.
Le bloc en L désigné dans son ensemble par la et ayant la composition réfractaire de la présente invention comporte des revêtements ou enduits 11, 12 et 13 sur les surfaces 15, 16 et 17 respectivement. Les revêtements sont faits d'une composition-réfractaire différente, comme il est décrit. On remarquera que le revêtement 13 dans l'exemple donné à titre d'illustration ne couvre qu'une partie infé- rieure de la surface 17 parce que la partie supérieure de cette surface n'est pas exposée aux fumées dans un four d'étirage. Les revêtements 11, 12 et 13 sont relativement minces, par exemple de 19,ù5 mm environ.
Ce qui suit est unexemple donné à titre-d'illustra- tion de la préparation du bloc en L des figures 1 et 2 à partir de l'une des compositions préférées objet de la prsel -te invention, en utilisant le procédé de 'la 'boue épaisse.
Un pr'pare Lui mélange de 33 1/3 % en poids di argile réfrac- taire (dont lesparticules ont une dimension, comprise entre 2,10 mm et celle des fines) de 33 1/3% en poids de silex cal ciné (dont les particules ont une dimension comprise entre 4,76 mm et celle des fines) et de 33 1/3% en poids de sili- ce fondue (dont les particules ont une dimension comprise
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entre 2, la mm et celle des fines). L'argile plastique est l'argile "MOuroe County Fire Clay" qui est une argile réfrac- taire obtenue daim l'état de monroe County, Missouri (Etats- Unis d'amérique).
Le silex calciné est connu sous le nom de "Calcined Flint Penssylvansi" La silice fondue telle qu'elle est disponible dans le commerce est sous la forme de mottes et on la place dans un broyeur classificateur pour obtenir une matière ayant la dimension de particules spéci- fiée ci-dessus. On mélange ensuite ce mélange avec 13% en poids d'eau, sur la base du poids des matières solides to- tales.
On dame dans un moule la. boue épaisse ainsi obtenue, pour former le bloc en L, et on lisse la surface supérieure du mélange damé.-On démonte le moule pmur enlever l'objet formé résultant. On laisse sécher ce dernier légèrement, après quoi on lisse toutes les surfaces du corps façonné.
On maintient ensuite ce dernier recouvert pendant 90 jours environ de toiles d'emballage, qui ont été mouillées, jus- qu'à ce qu'il soit sec. On place l'objet séché dans un four de cuisson qui est à la températureambiante. On amène ce four lentement et uniformément à une température d'enviro 1176 C et l'horaire de cuisson est tel que ce résultat est obtenu en environ 15 à 20 jours. L'objet suit est alors prêt à.8tre mis en place dans l'appareil d'étirage. Ceci peut se faire pendant que le bloc en L est encore chaud.
Dans une variante, on peut maintenir le bloc en L dans le four et laisser.refroidir graduellement ce dernier pendant un laps de temps de 7. à lU jours jusqu'à la température am- biante. Le bloc en L à la température ambiante peut être mis en place dans l'avant-creuset de l'appareil d'étirage lorsqu'on construit le four d'étirage ou l'avant-creuset.
Comme on le voit sur la figure2, plusieursdes .sur-
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faces du bloc, en L préféré ayant la composition réfractaire telle que spécifiée ci-dessus sont. revôtues d'une composi- tion réfractaire différence qui réaliste à l'attaque par des. fumées au-dessus du verre dans le .Pour d'étirage. En l'b- sence d'un tel revêtement réfractaire, certaines des surfa- ces du bloc en L ayant la compositiojn objet de la présente invention, de même que la composition utilisée jusqu'ici, seraient attaquées par les fumées et formeraient desproduits qui tomberaient goutte à goutte du bloc en L dans le verre en fusion, en souillant ainsi ce dernier.
La matière du re- vêtement réfractaire est de préférence une composition com- prenant de l'argile plastique, de la cyanite calcinée, de l'argile calcinée, connue le silex calciné, et uue matière réfractaire calcinée broyée contenant du sable et de l'ar-' aile calcinée liée par de l'argile plastique réfractaire. la cyanite calcinée donne la résistance à la corrosion à la composition réfractaire et on l'utilise en quantités appré- ciables telles que 50% environ en poids du mélange, et ses, particules ont une grosseur comprise entre 3,36 mm et la dimension des fines.
L'argile plastique est de préférence l'argile réfractaire "MOnroe County lire Clay" (de dimension comprise entre 2,38 mm et la dimension des fines), et, lorsqu'on utilise cette argile plastique, il est nécessai- re d'utiliser le procédé à la boue épaisse pour former le revêtement. Le silex calciné est utilisé à raison de 10% en poids. Le Quatrième ingrédient, qui est la matière réfractai= re cuite broyée, est utilisé, dans la composition préférée de revêtement, à raison de 5% en poids et sa dimension est '' comprise entre 5,70 mm et celle des fines. La composition précédente a été utilisée avec succès dans le procédé à la boueépaisse avec environ 17% en poids d'eau.
La quantité d'en est basée sur le poids des matières solides totales. L'avan- tage de l'utilisation de ce type de composition réfractaire
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contenant de la cyanite calcinée conjointement avec les com- positions objet de l'invention pour le procédé à la boue épaisse est que les surfaces appropriées du moule peuvent être d'abord pourvues, par le procédé à la boue épaisse, d'un revêtement relativement mince de cette composition ré- fractaire contenant de la cyanite calcinée, avant le damage dans le moule de la composition objet de l'invention sous forme de boue épaisse.
Ce qui suit est l'analyse au tamis,de la composition réfractaire utilisée avec de l'eau dans le procédé à la boue épaisse de l'exemple ci-dessus donné à titre d'illus- tration pour la préparation d'objets réfractaires tels que des blocs en L par le procédé à la boue épaisse.
. Refus avec un tamis à mailles de :
EMI9.1
4,76 rmn ............... 0, 3,fJ 3,3b mm............... z 2,38mm .............. 5,6% 2,00 mtn .. o o ....... o ... au 1,41 mm ............. ". 6,0 0,65'mm ...........' ...'.16,0% 0,30mm .............. 10,?% 0,149 mm ......... 7,5% 0,74 mm ......... 4,7% Passant au tamis à mailles de :
EMI9.2
0,074 mm .............. 37,9%
EMI9.3
Des analyses au tamis d'une argile réfractaire'ap- , propriée, d'un silex calciné et d'une silice fondue pour l'utilisation donnée dans l'exemple à titre d'illustration sont lessuivantes :
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EMI10.1
<tb> Argile <SEP> Silex <SEP> Silice
<tb>
<tb> réfractaire <SEP> calciné <SEP> fondue
<tb>
Refus avec un tamis à maillesde :
EMI10.2
<tb> 4,76 <SEP> mm- <SEP> 8,3%
<tb>
<tb>
<tb> 3,36 <SEP> mm <SEP> 19.9%
<tb>
<tb>
<tb> 2,38mm <SEP> - <SEP> 16,0% <SEP> -
<tb>
EMI10.3
2$00 mm - 13, o;%D
EMI10.4
<tb> 1,41 <SEP> mm <SEP> 0,25% <SEP> 10,0% <SEP> 1,3%
<tb>
<tb> 0, <SEP> 65 <SEP> mm <SEP> 0,36% <SEP> 16,5% <SEP> 30,3%
<tb>
EMI10.5
0,30 mm 0,20% 8,0flo zz,5ô
EMI10.6
<tb> 0,148 <SEP> mm <SEP> 0,23% <SEP> 4,3% <SEP> le,2%
<tb>
EMI10.7
0,074 mm 0, 4-1% z, 5 10,% Passant au tamis à mailles de :
EMI10.8
0,.074. mm 9,47J 1,5% 17,6% L'analyse chimique du mélange précédent d'un tiers de chacun de ces composés, avant addition d'eau, est typique. ment la suivante :
EMI10.9
3i02 ............................6$,25% A1203 .......................... 25,35% Fe 2 03 .... 0.................... 0,36%
EMI10.10
<tb> TiO2 <SEP> ........................... <SEP> 1,50%
<tb>
<tb> CaO <SEP> ............................ <SEP> 0,23%
<tb> MgO <SEP> ... <SEP> 0,22
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> alcalin <SEP> .................. <SEP> 0,64%
<tb>
<tb> Perte <SEP> à <SEP> la <SEP> combustion <SEP> 3,29%
<tb>
Ce qui suit indique les propriétés de l'objet ré- fractaire de l'exemple donné à titre d'illustration :
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EMI11.1
<tb> Module <SEP> de <SEP> rupture, <SEP> avant <SEP> cuisson,
<tb>
EMI11.2
à la température ambiante, Kg/cm2 00.......... 11,45 Cône pyrométrique G .......................... 29+
EMI11.3
<tb> 1718+
<tb>
<tb> Porosité, <SEP> % <SEP> .......
<tb>
EMI11.4
Cône zoo ..e...ea.s...s.ea.oe..ae.s...e. 24e6 cène 4 ...............-.-..'....-.'..... 23,7 Retrait à la cuisson %
EMI11.5
Cône 08 O...Ô.....58eoeo............... 0,1 Cane 4..............o......e.......... 0,7 Module de rupture, après cuisson, au cône indiqué, à la température ambiante, kg/cm2
EMI11.6
C6ne 08 ............................... 28,05 cène 4' ................................ 39,65
On peut fabriquer les blocs en L objet de la pré- sente invention par utilisation du procédé coulé de la boue liquide utilisant les pourcentages appropriés des ingrédients spécifiés ci-dessus.
Il est préférable de s'assurer que la composition de revêtement peut aussi être coulée par ce
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procédé et, pour une telle opération, la coinposition-réfraJ- taire contenant de la cyanite calcinée utilise une argile plastique, telle que le kaolin ou l'argile figuline qui peut être défloculée par un -électrolyte, à la pla.ce de l'ar- gile réfractaire.
On a soumis à l'essai, dans des conditions de choc thermique, des blocs en L pour appareil d'étirage et des blocs réfractaires préparés par le procédé à la boue épaisse comme on l'a décrit ci-dessus et en utilisant la composi- tion réfractaire objet de l'invention. On a constaté qu'ils étaient satisfaisants, c'est-à-dire exempts de craquelures et d'éclatement dans les conditions d'utilisation. On a pla- cé les blocs en L dans un appareil d'étirage pendant qu'ils étaient tous deux à la température ambiante. Un a amené l'ap -pareil d'étirage à la température de travail et on a trans- féré le bloc d'obturation et la barre d'étirage chauds d'un four de cuisson au four d'étirage où on lesa mis en place.
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Pour insérer la barre d'étirage, il a été nécessaire dé déplacer momentanément l'un des blocs en pais de la rame- ner à sa position convenable. Dans chaque cas, l'apareil d'étirage a fonctionné de manière satisfaisante sans les craquelures et éclatements obtenus jusqu'ici avec les blocs réfractaires en L ayant la composition de la technique anté- rieure mentionnée ci-dessus. Les craquelures et éclatements des blocs en L antérieurs se produisaient dans une certaine mesure même lorsque ces blocs en L étaient maintenus à une température élevée dans le four de cuisson jusqu'à ce que' l'appareil d'étirage ait été amené à la température de tra- vail, les blocs étant mis en place ensuite dans ledit appa- .. reil.
Dans,.une' cuve de recherche de corrosion du verre, il était de pratique courant de recouvrir le trou de remplis- sage en forme de niche-avec une brique. Lorsque la brique de couverture était une brique en argile réfractaire ordinal- re pour service rigoureux, il était nécessaire de.la rempla- cer après quelques heures d'utilisation. Le bloc de couver- ture était soumis à un fort choc thermique dans cette cuve de corrosion parce que la brique d'argile réfractaire. était enlevée toutes les demi-heures pour l'addition de matière au four.
Quand le bloc de couverture était en place, il était soumis à la température du four d'un côté et à la températu- re ambiante de l'autre* Cette utilisation constitue un es- sai satisfaisant en ce ai concerne la résistance aux cra- quelures et à l'éclatement d'un objet réfractaire. Une bri- que faite avec la commostion réfractaire de l'exemple don- né à titre d'illustration par le procédé à la boue épaisse a été utilisée comme bloc de couverture. On l'a utilisée de manière satisfaisante pondant 22 semaines. On ne l'a en- levée qu'en raison @e sa corrosion par les; fumées du four.
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Cette brique se comportait aussi bien qu'une brique réfrac-. taire fabriquée par le procédé à la boue épaisse en utili- sant une composition constituée par 85% de silice fondue et 15% d'argile plastique et montre que l'utilisation de l'ar- gile calcinée en combinaison avec la silice fondue liée par une argile plastique peut donner un produit ayant une résis- tance tout à fait satisfaisante aux craquelures et à l'écla- tement. Le rapport de l'argile calcinée à la silice fondue dans les compositions ne doit pas être trop élevée et de préférence doit être inférieur à 2. Ces compositions objet de l'invention sont plus réfractaires que celles qui sont faites avec une teneur en silice fondue hautement supérieure.
On obtient une amélioration similaire dans d'autres objets réfractaires, tels que des plaques de couverture pour des fours d'étirage, quand on utilise les compositions objet de la présente invention pour fabriquer les objets réfractaires.
Il ressort de ce qui précède que les objets réfrac- taires cuits ou calcinés fabriqués à partir des compositions objet de la présente invention contiennent environ de 20 à 70% de silice fondue et environ de 80 à 30% d'argile cal- cinée parce que l'argile plastique utilisée pour lier le mélange d'argile calcinée et de silice:fondue est trausfor- mée en argile calcinée pendant la cuisson de l'objet séché obtenu par le procédé à la boue épaisse ou par le procédé de coulée à la boue liquide. Demême , bien entendu, la compo- sition de l'exemple donné à titre d'ilustration procure un objet réfractaire après cuisson, c'est-à-dire après calcina- tion, formé d'un tiers d'argile réfractaire calcinée, d'un tiers de silex calciné et d'un tiers de silice fondue.
La silice fondue a été indiquée comme étant l'un des ingrédients dans l'exemple donné à titre d'illustration
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de même que dans la description des compositions présentant des limites variées des ingrédients de l'invention. La silice fondue a la composition SiO2 à l'état amorphe ou non cristal- lin. D'autres matières réfractaires, qui ont aussi un coef- ficient de dilatation sensiblement uniforme jusqu'à une température d'au moins 1315 C environ et moins de 0,4% de dilatation produite par l'élévation de température depuis la température ambiante jusqu'à 1093 C, peuvent être uti- lisées dans les limites spécifiées pour la silice fondue et avec les a utres ingrédients dont les limites sont spéci- fiées ci-dessus.
Des exemples de telles matières sont la
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cordiéritè (silice-alumÍtle-magnésie, comprenant essentielle- . ment 2I4Ig02A12fl35Si02) et la silice-alumine-lithine (Li2O9 A1203,8Si02).: .
REVENDICATIONS.- l.- Composition.pour la préparation dtobjet réfrac- taires, comprenant un mélange de matières solides, ledit mélange comprenant essentiellement environ 15 à 45% en poids d'une argile plastique, environ 10 à 65% en poids d'une argi- le calcinée et environ de 20 à 70% en-poids d'une matière réfractaire ayant un coefficient de dilatation sensiblement uniforme jusqu'à une température d'au moins 1315 C et moins de 0,4% de dilatation résultant d'une augmentationde tempéra- ture depuis la température ambiante jusqu'à 1093"C.
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The present invention relates to refractory articles such as those which are used in the vault of the front hearth or the front crucible of apparatus for drawing window glass, and it also relates to composites. - tions for the manufacture of refractory articles.
In the manufacture of window glass by drawing operations, an interceptor or stopper bar or block is mounted on the front crucible of the drawing apparatus.
Part of the vault has two L-shaped blocks, i.e. elongated blocks which, in vertical section, are substantially L-shaped. The L-shaped blocks are mounted such that the horizontal leg of each of them extends towards the stretched sheet of glass. In the usual drawing apparatus, a drawing bar is immersed in the molten glass in the known manner.
Hitherto, to begin the operation of a glass drawing apparatus, the drawing furnace or pre-crucible was heated with the molten glass supplied by the associated basin glass furnace, but the block of stop, the L-blocks and the draw bar were not in their proper positions in the draw furnace. Due to the refractory compositions of the draw bar, interceptor block and L-blocks, it is necessary to prepare them from dry molded articles in a baking oven adjacent to the apparatus. stretching. The articles or objects were then kept in the furnace at the working temperature of the glass drawing furnace.
They were then removed from the baking oven and, without appreciable cooling, secured in place in the drawing oven when the latter had reached its working temperature. The molten glass that
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then found in the drawing furnace had formed in the basin glass furnace associated with the drawing furnace and flowed into the latter. This operation was necessary to avoid severe cracking due to thermal shock which can occur if these articles are in place when the stretching apparatus is brought to working temperature. The refractory composition of the L-blocks was different from the composition used for the stop bar and the draw bar.
When the drawing apparatus was heated, the part of the top of the fore crucible which, during the operation, is occupied by the L-shaped blocks and the space existing between them were covered by plates- refractory covers. The aforementioned series of operations for starting a stretching apparatus requires considerable time., For the positioning of the L-blocks, the stretching bar and the hot stop block before that the operation stretched '. ge can be booted.
The thermal shock to the refractory compositions of the L-blocks used heretofore resulted in them shattering or shattering them into small pieces to an undesirable extent, even if they were moved from a furnace. hot baking up to the draft oven and set them in place as quickly as possible.
The refractory compositions used so far. for the manufacture of the L-blocks for a stretching apparatus comprised a mixture of 38% by weight of plastic refractory clay (the particles of which had a size between 2.10 mm and the size of the fines) , 22% by 'weight of a fired refractory clay' (the particles of which had a dimension between 11, 76 mm and the size of fines), 20% of a ground fired refractory (of a size between 2.10 mm and the dimension of
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fine),
the latter material being prepared from sand and fired clay bound by a plastic refractory clay of 4% by weight of binder sand (the particles of which have a dimension between 0.30 ùù and that of the fines) and of 16% by weight of agate sand (with a dimension between 0.149 mm and that of the fines). This composition was used to prepare the L-blocks by the usual thick slurry process. In this process, the thick slurry is pressed into the mold having the desired shape.
The mold is removed from the molded object. The latter is allowed to dry in the usual manner and is placed in a baking oven in which it is brought very gradually and uniformly to the baking temperature, and then is maintained at the temperature of the pre-crucible or furnace. stretching until it needs to be put in place to form part of the stretching furnace arch.
The present invention relates to: - refractory compositions which can be used. adapted to make refractory articles having improved resistance to cracking and bursting when subjected to thermal shock .; -.ides refractory compositions for the manufacture of L-blocks for apparatus for drawing window glass ,. these blocks can be placed at room temperature in the drawing apparatus, before the latter has been brought to working temperature;
- L-shaped blocks for window glass drawing apparatus, these blocks being able to be stored at room temperature instead of being in a baking oven, then being placed in the front drawing oven heating of a front crucible for window glass when starting up the drawing apparatus.
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We have found that refractory articles, such as L-blocks and cover plates for a window glass drawing apparatus can be prepared, these articles having improved resistance to. cracking or bursting when subjected to thermal shock, using a composition which comprises about 15 to 45% of a plastic argle, about 10 to 65% of a: baked clay and about 20 70% of a refractory material which has a substantially uniform coefficient of expansion up to a temperature of at least 1315 C and less than 0.4% expansion as a result of a temperature rise from room temperature up to approximately 1093 C, as is the case with fused silica.
These percentages are given by weight of the total dry solids of the composition. When this composition is used to make refractory articles by the usual thick slurry process, this composition comprises about 28 to 45% by weight of a plastic clay, about 10 to 52% by weight of a. fired clay and about 20 to 70% by weight of the refractory material. When the composition is used for the manufacture of refractory articles by the usual slurry casting process, the composition comprises about 15 to 45% by weight of a plastic clay, about 10 to 65% by weight. weight of fired clay and about
20 to 70% by weight of the refractory material.
In the aforementioned compositions which are the subject of the invention, it is preferable that the ratio of the fired or calcined clay to the refractory material is less than 2. For example the fired or calcined clays are calcined flint which is a clay. baked refractory, baked kaolin, baked fireclay, and baked figulin clay. The plastic clay of the compositions object of the present invention can be any of the clays which are well known for
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have sufficient plasticity to serve as binding agents for the preparation of refractory materials.
In the use of these composi.tions for the manufacture of refractory articles, the compositions with water are used for the techniques of thick sludge or slurry casting. amount of water used is between about 10% 1 and 21% by weight, based on the weight of total solids. The amount of water between these limits depends on the technique used as well as the characteristics and amount of the plastic clay which serves as a binding agent. In addition, mixtures of plastic clays can be used to achieve the stated percentage of plastic clay and likewise, mixtures of fired clays can be used to achieve the above percentage.
The plastic clay of the composition used, e in the casting process of. liquid sludge is clay, such as kaolin and figulin clay, which is deflocculated by an electrolyte added to the composition with water.
One uses conventional electrolytes in an amount of about 0.1 to 0.25% by weight (based on total solids). An example of an electrolyte is a mixture of about 80% by weight sodium silicate and about 20% by weight caustic soda.
In the aforementioned compositions which are the subject of the present invention, the plastic clay [1 has a maximum particle size such that almost all of said clay passes through a sieve the openings of which are 4.76 mm in diameter. preferably all of the plastic clay in the mixture of solids passes through a screen having 2.1U mm openings. Calcined or fired clay and fused silica should also have small particles.
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The invention will be easily understood by any person skilled in the art on reading the following description and on examining the appended drawing in which: FIG. 1 is a top plan view of a bl.oc L-shaped preferred for a window glass drawing apparatus, which block is made from the refractory composition object of the present invention; Figure 2 is a vertical section through 2-2 of Figure 1 and shows a refractory lining of a different composition on those sides of the L-block which are exposed to fumes in a drawing furnace.
The L-block denoted as a whole by and having the refractory composition of the present invention has coatings or coatings 11, 12 and 13 on surfaces 15, 16 and 17 respectively. The linings are made of a different refractory composition as described. It will be noted that the coating 13 in the example given by way of illustration only covers a lower part of the surface 17 because the upper part of this surface is not exposed to fumes in a drawing furnace. . The coatings 11, 12 and 13 are relatively thin, for example about 19.5 mm.
The following is an example given by way of illustration of the preparation of the L-block of Figures 1 and 2 from one of the preferred compositions object of the present invention, using the process of 'the invention. 'thick mud.
A mixture of 33 1/3% by weight of refractory clay (the particles of which have a dimension between 2.10 mm and that of the fines) of 33 1/3% by weight of calcined flint ( the particle size of which is between 4.76 mm and that of the fines) and 33 1/3% by weight of fused silica (the particle size of which is
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between 2, the mm and that of the fines). The plastic clay is "MOuroe County Fire Clay" which is a refractory clay obtained from the state of Monroe County, Missouri (United States of America).
Calcined flint is known as "Calcined Flint Penssylvansi" Fused silica as it is commercially available is in the form of lumps and is placed in a classifier mill to obtain a material having the specific particle size. - referred to above. This mixture is then mixed with 13% by weight of water, based on the weight of total solids.
We lady in a mold there. thick slurry thus obtained, to form the L-block, and the upper surface of the tamped mixture is smoothed. The mold is disassembled to remove the resulting formed object. The latter is allowed to dry slightly, after which all surfaces of the shaped body are smoothed.
The latter is then kept covered for about 90 days with wrapping cloths, which have been wetted, until it is dry. The dried object is placed in a baking oven which is at room temperature. This oven is slowly and uniformly brought to a temperature of about 1176 C and the cooking schedule is such that this result is obtained in about 15 to 20 days. The following object is then ready to be placed in the stretching apparatus. This can be done while the L-block is still hot.
Alternatively, the L-block may be kept in the oven and the latter gradually cooled over a period of 7 to 10 days to room temperature. The L-block at room temperature can be placed in the fore-crucible of the drawing apparatus when constructing the drawing furnace or fore-crucible.
As can be seen in figure 2, several of the .on-
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Preferred, L-shaped block faces having the refractory composition as specified above are. coated with a difference refractory composition which realistic to attack by. fumes above the glass in the drawing. In the absence of such a refractory lining, some of the surfaces of the L-block having the composition object of the present invention, as well as the composition used heretofore, would be attacked by the fumes and form products which. would drop from the L-block into the molten glass, thus staining the latter.
The refractory lining material is preferably a composition comprising plastic clay, calcined kyanite, calcined clay, known as calcined flint, and crushed calcined refractory material containing sand and grit. ar- 'calcined wing bound by refractory plastic clay. Calcined kyanite gives corrosion resistance to the refractory composition and is used in appreciable amounts such as about 50% by weight of the mixture, and its particles have a size between 3.36 mm and the size of the particles. fine.
The plastic clay is preferably "Monroe County lira Clay" refractory clay (from a size of 2.38 mm to the size of the fines), and when this plastic clay is used it is necessary to use the thick slurry process to form the coating. Calcined flint is used at a rate of 10% by weight. The Fourth ingredient, which is the ground refractory material, is used in the preferred coating composition in an amount of 5% by weight and its size is between 5.70 mm and that of the fines. The foregoing composition has been used successfully in the thick slurry process with about 17% by weight of water.
The amount of en is based on the weight of total solids. The advantage of using this type of refractory composition
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containing calcined kyanite together with the compositions object of the invention for the thick slurry process is that the suitable surfaces of the mold can first be provided, by the thick slurry process, with a relatively coating. thin of this refractory composition containing calcined kyanite, before the tamping in the mold of the composition object of the invention in the form of thick mud.
The following is the sieve analysis of the refractory composition used with water in the thick slurry process of the example above given by way of illustration for the preparation of refractory articles such as than L-shaped blocks by the thick mud process.
. Refused with a mesh sieve of:
EMI9.1
4.76 rmn ............... 0, 3, fJ 3.3b mm ............... z 2.38mm ... ........... 5.6% 2.00 mtn .. oo ....... o ... at 1.41 mm ............ . ". 6.0 0.65'mm ........... '...'. 16.0% 0.30mm .............. 10 ,?% 0.149 mm ......... 7.5% 0.74 mm ......... 4.7% Passing through a mesh sieve of:
EMI9.2
0.074 mm .............. 37.9%
EMI9.3
Sieve analyzes of an appropriate refractory clay, of a calcined flint and of a fused silica for the use given in the example by way of illustration are as follows:
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EMI10.1
<tb> Clay <SEP> Flint <SEP> Silica
<tb>
<tb> refractory <SEP> calcined <SEP> molten
<tb>
Refused with a mesh sieve of:
EMI10.2
<tb> 4.76 <SEP> mm- <SEP> 8.3%
<tb>
<tb>
<tb> 3.36 <SEP> mm <SEP> 19.9%
<tb>
<tb>
<tb> 2.38mm <SEP> - <SEP> 16.0% <SEP> -
<tb>
EMI10.3
2 $ 00 mm - 13, o;% D
EMI10.4
<tb> 1.41 <SEP> mm <SEP> 0.25% <SEP> 10.0% <SEP> 1.3%
<tb>
<tb> 0, <SEP> 65 <SEP> mm <SEP> 0.36% <SEP> 16.5% <SEP> 30.3%
<tb>
EMI10.5
0.30 mm 0.20% 8.0flo zz, 5ô
EMI10.6
<tb> 0.148 <SEP> mm <SEP> 0.23% <SEP> 4.3% <SEP> le, 2%
<tb>
EMI10.7
0.074 mm 0, 4-1% z, 5 10,% Passing through a mesh sieve of:
EMI10.8
0, .074. mm 9.47J 1.5% 17.6% Chemical analysis of the preceding mixture of one third of each of these compounds, before addition of water, is typical. ment the following:
EMI10.9
3i02 ............................ $ 6, 25% A1203 ............... ........... 25.35% Fe 2 03 .... 0 .................... 0.36%
EMI10.10
<tb> TiO2 <SEP> ........................... <SEP> 1.50%
<tb>
<tb> CaO <SEP> ............................ <SEP> 0.23%
<tb> MgO <SEP> ... <SEP> 0.22
<tb>
<tb> Oxide <SEP> alkaline <SEP> .................. <SEP> 0.64%
<tb>
<tb> Loss <SEP> at <SEP> the <SEP> combustion <SEP> 3.29%
<tb>
The following indicates the properties of the refractory object of the illustrative example:
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EMI11.1
<tb> Module <SEP> of <SEP> breaking, <SEP> before <SEP> cooking,
<tb>
EMI11.2
at room temperature, Kg / cm2 00 .......... 11.45 Pyrometric cone G ......................... . 29+
EMI11.3
<tb> 1718+
<tb>
<tb> Porosity, <SEP>% <SEP> .......
<tb>
EMI11.4
Zoo cone ..e ... ea.s ... s.ea.oe..ae.s ... e. 24e6 supper 4 ...............-.-..'....-.'..... 23.7 Withdrawal during cooking%
EMI11.5
Cone 08 O ... Ô ..... 58eoeo ............... 0.1 Cane 4 .............. o .. .... e .......... 0.7 Modulus of rupture, after firing, at the cone indicated, at room temperature, kg / cm2
EMI11.6
C6ne 08 ............................... 28.05 supper 4 '........... ..................... 39.65
The blocks of the object of the present invention can be made by using the slurry casting process using the appropriate percentages of the ingredients specified above.
It is preferable to ensure that the coating composition can also be poured by this
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method and, for such an operation, the refractory coinposition containing calcined kyanite uses a plastic clay, such as kaolin or figulin clay which can be deflocculated by an electrolyte, at the place of the electrolyte. refractory clay.
Stretching apparatus L-blocks and refractory blocks prepared by the thick slurry process as described above and using the compound were tested under thermal shock conditions. - refractory tion object of the invention. They were found to be satisfactory, that is to say free of cracks and bursting under the conditions of use. The L-blocks were placed in a stretching apparatus while they were both at room temperature. One brought the drawing apparatus to working temperature and the hot shutter block and the hot drawing bar were transferred from a baking oven to the drawing oven where they were placed. square.
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To insert the draw bar, it was necessary to momentarily move one of the thick blocks to bring it back to its proper position. In each case, the stretching apparatus functioned satisfactorily without the cracks and bursts obtained heretofore with L-shaped refractory blocks having the prior art composition mentioned above. Cracks and bursts of the earlier L-blocks occurred to some extent even when these L-blocks were kept at an elevated temperature in the baking oven until the drawing apparatus was brought up to temperature. work, the blocks then being placed in said apparatus.
In a glass corrosion research tank, it was common practice to cover the niche-shaped fill hole with a brick. When the cover brick was an ordinary heavy-duty refractory clay brick, it was necessary to replace it after a few hours of use. The cover block was subjected to a strong thermal shock in this corrosion tank because of the refractory clay brick. was removed every half hour for addition of material to the oven.
When the cover block was in place, it was subjected to oven temperature on one side and room temperature on the other. This use constitutes a satisfactory test for crack resistance. quures and bursting of a refractory object. A brick made with the refractory commostion of the illustrative example by the thick mud process was used as a cover block. It was used satisfactorily laying 22 weeks. It was only removed because of its corrosion by the; fumes from the oven.
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This brick behaved as well as a refractor brick. silica made by the thick slurry process using a composition consisting of 85% fused silica and 15% plastic clay and shows that the use of calcined clay in combination with fused silica bonded by plastic clay can provide a product having quite satisfactory resistance to cracking and shattering. The ratio of calcined clay to fused silica in the compositions should not be too high and preferably should be less than 2. These compositions which are the subject of the invention are more refractory than those made with a content of fused silica. highly superior.
A similar improvement is obtained in other refractory articles, such as cover plates for drawing furnaces, when the compositions object of the present invention are used to make the refractory articles.
It emerges from the foregoing that the baked or calcined refractory articles made from the compositions object of the present invention contain approximately 20 to 70% fused silica and approximately 80 to 30% calcined clay because the plastic clay used to bind the mixture of calcined clay and molten silica: is transformed into calcined clay during the firing of the dried object obtained by the thick mud process or by the slurry casting process liquid. Likewise, of course, the composition of the example given by way of illustration provides a refractory object after firing, that is to say after calcination, formed of a third of calcined refractory clay, d 'one third of calcined flint and one third of fused silica.
Fused silica was indicated as one of the ingredients in the example given by way of illustration.
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as well as in the description of the compositions having various limits of the ingredients of the invention. The fused silica has the composition SiO2 in an amorphous or non-crystalline state. Other refractories, which also have a substantially uniform coefficient of expansion up to a temperature of at least about 1315 C and less than 0.4% of expansion produced by the rise in temperature from room temperature to. at 1093 C, can be used within the limits specified for fused silica and with the other ingredients whose limits are specified above.
Examples of such materials are
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cordierite (silica-alumina-magnesia, comprising essentially 2I4Ig02A12fl35Si02) and silica-alumina-lithium (Li2O9 A1203.8Si02):.
CLAIMS 1. A composition for the preparation of refractory articles comprising a mixture of solids, said mixture comprising essentially about 15 to 45% by weight of a plastic clay, about 10 to 65% by weight of a. calcined clay and about 20 to 70% by weight of a refractory material having a substantially uniform coefficient of expansion up to a temperature of at least 1315 C and less than 0.4% expansion resulting from temperature rise from room temperature to 1093 "C.