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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA. FABRICATION DE J:'IRO:OIT3 R3>màazkI*s .
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La présente invention a pour objet un procédé et g un dispositif pour la fabrication de produite réitraotairea là chaleur par introduction de matière premitrxee dane tme
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phase liquide en état de fusion.
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Habituellement, les produits réfractaires sont fa-
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briqués par cuisson de matières premières mises au préalable
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en forme 4 l'aide d'un moule.
Les produits réfractaireoe ainsi
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fabriqués possèdent une grande porosité, nuisible dune beaucoup de cas, ainsi qu'une résistance insuffisante,
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Un autre procédé de fabrication consiste à fondre 1-ir t1i%iér;; promiéras et les couler dans des ïMules aux \1itten:;i.ofm des pièces produire. la porosité des matériaux ainsi obtenue cet réduite et leur zàixt8nce mécanique améliore# rais leur otruoture est hétérogène, ce qui limite la. ri4 t :rsac mécanique et la résistance chimique. En outre, la lenteur relative du refroidissement de la partie centrale entraîne une iuportante retassure dont: l'irrégularité géoné-
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triqiie est 6trlÜ.."1te et doit parfois être éliminée par sciage de la partie correspondante.
Dans le cao de fabrication de
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plaquas 'pa.sseur restreinte, la mise en forme directe ne Pl'ut Cotre xo.7i.oe , cause de la retassure et, pour la mlme raison, leur obtention par le aiage de blocs est coûteuse et entraîne un déchet important. Enfin, on ne parvient pas à fondre les matériaux qui ont'les points de fusion les plus élevée, ou bien les hautes températures nécessaires ne peuvent être obtenues qu'au prix de dépenses prohibitives de
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coiibus%ible et de matières. Pourtant les matériaux fondant à ces températures présentent les meilleures caractéristiques de résistance qu'on voudrait quand mené pouvoir utiliser.
On a également préconisé de fabriquer des produits
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réfractaires par fusion des natïères premières aveo un fon- dant approprié; ceci permet de mettre en état de fusion à température modérément élevée des matières telles que l'aluMine qui ne peuvent être fondues qu'à très hautes températures.
Si on opère ensuite par coulée de la matière en fusion, on retrouve les inconvénients de résistance limitée, d'hétérogé- néité et de retassure signalés pour le procédé de fusion pure.
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On à aussi proposa d'obtenir des oxydes 1.l'lta.1.1 iqupn h haut point de fusion en faisant fondre avec un fondant di:1 matières naturelles comme la ha.lx1. tp, do t10UT'lE'ttre la en /j fusion à une cristallisation fractionnée j1l9qUttl. la princ com- plete et de désagréger, par de l'eau, la nannf solidifia? (On vue d'en séparer par un procédé physique certaine con:it:m<,, par exemple l'alumine, S'il peut 4tre ponsible <i ' i i< c,1 ; r 1 des "Biatiëres réfractaires" de matières d'un point de furinu inférieur, celles-ci se présentent alors sous forme de '!;our, nu sous forme pulvérulente après Elles ne conl".ti tu'. nt évidemment pas des "produit,,3 réfractaire" utiliml.1jtn OI'1fI('\ matériaux pour la conJ%Tactian de fours, coi-aie la pr±r--nL- invention cnvieage d'en obtenir.
Cette invention elinine les inconvenicntn cit'!' c1densus pour l'obtention des produit refraotair'''a par un procède de fusion, et elle présente en outre des avmtf\:f'r' 'l'd apparaîtront dans ce qai suit.
Dans un procédé de fabrication de prodiiito rJfr.ctaiT'r' à la chaleur par introduction de inatiercn prfnihrpp (1a.nn un" phase liquide en état de fusion, coni'ormmnnt ?1. l'inir<.#tiui;, on maintient un gradient de tem,,)6rattir., dann la phai:o iiq,iirt , on introduit dans celle-ci les matières premiércn h l'fnoroît de la zone de température plua haute, on 1aiJc; s'accumuler dans la zone de température moins haute des produit f! r Lactaires solidifiés provenant des tlatièrca prt-1oiÎJrc;, et, ir. ca:; échéant, aasni de la pliane liquide, et on eilùvû la phane iiquide ou ce qui en reste, à 1 ' e r frN d'en ruparcr dcf i< p rn i n i tr< Tefractairps noue- :Corne de blocs COI11}[.l,ctn. comle la p1t'."p 1 iquide accepte plus de reliures. prtniért-n <iano la ;;mnr- d" t; plr,at=1re plus haute que dans la sone de t('1'11)t1ro.turr:
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elle en est 5uruatrée dans cette dernière zone. Les matières s'y sulidifient sous l'effet d'une température maintenue cons- tante et s'y accumulent en couches successives pour constituer des 'blocs pouvant .avoir une forme quelconque, aussi la forme de plaques Minces, possédant une texture cristalline compacte et homogène, ainsi que les meilleurs caractéristiques possibles 1
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de r6aitanoe mécanique et ohimique. Ces blocs sont par conséqupnt exempts de tensions internes et de retassures. Pour obtenir cet effet, il y a lieu de maintenir constante la composition de la phase liquide, en compensant ses appauvrissements en
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crtain é16mntB par des apporte correspondant.,).
Ces derniers sont introduits dans la sone de tempéra.bure plus chaude, soit de façon continue ri on cl6.tjire maillttH'l1l' la composition de la phase liquide absolument constante, soit à. des intervalles réb'i.tJ.iera si on peut sa contenter de la maintenir entre (les 111111 tep déterminées* le procédé suivant l'invention permet nota"mpnt de fabriquer des produit réfraotairez 4 base d'alurdne, A cet effet, tn introduit dans la phase liquide des matières prcmiè- res riches. en alumine et on utilise une phase liquide conte-
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nant de l'alumine' et un fondant d'aluMine, par exemple une liquide contenant 30 h 60'Q d'alumine, jusqu' i1.
45 de fluorure de calcium et/ou jusqu'à 4-5% de fluorure double de sodium et d'aluninium. On peut cependant utiliser aussi des phases liquider contenant comme fondant de l'alumine soit de l'oxyde de podium, soit de l'oxyde de plomb.
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A titre Pexempl'. en utilisant une phase liquide contenant 50'0 d'alumine, 20 {I. 3 0,,'Q' de fluor1.l!'c de calcium et 20 fi 30ee da fluorure double de sodium et d'alm.4niuii, et en i;aini;nrmt la température de la zone t;oins cL8.ulle ho environ
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3k.a : M1.:4."rr<.as,. .Il=: i-<tr- ....-..-"4 \1",1' -.........t.. en "",..,1..."".'1. 'v.":.t, i ti4Ja,l. iii 1<oi< 2x:,N.':. uxi :;(!1.!' ;.i3,,K::' cF,#u4e oe tl',,\1"'alt t un,, tr-r.).: ru. tl::'(' 1.1<>;.lriu}, ±,fJ.'I;.1':.' l;v\1 et 1504ICt niera lt' LcVi; 4 'llüi j ±'1.to, li:;\4:':f 3C Ù'alhLÜt:, ct vu, .ttc t(,f1...rt..turi,' I¯zÂvirsr tCC'O'C dans la. ï.h'e'if: MdRS Ù1.u.l\e, i,i".4.ki un '4-i,rLx,ei..f.u.i, t9 30Í <i'i,1nnixe, 40i de fluorure de cal(iutl et t C de !11,oruX"e ;aai=1 3c 4.Ife4J.i..I.A et 17 1e>'si,3,ls<.y"t,A,.iW.ü Le jtrocJl1ê tlj.',Tt"v .1l.iv't'tl p<.r:'.<'t oPçri:GÀant ittiriCr'i d'obtenir des rc3it; rtzretax Ï z 1L:.:'It' i'cx;N ,{! t:1rcr;miur. ou 1:.. base d'oxyde de M6!lo1\J.t1.
DaTif! le 111'1 r.i''Z' car, on il.trlJduit u.:2;; une l)ha::t:i liquide apl1rOl"ic une ...h Uè' fiN r.i i; 1'<.' riche en oxyde c'c : ireczz.xzis, et dann 1 roc<;1<l cal', ou lr,t1'\Jduit des t'Atif:roG p1-er1iLrés richcn en oxyde do x,.,:rizr.:, fc préférence <12.11.1 une phane liquide cnttFxa e l'oxyd!! du :\IIJ- , tium et de i"atùiydridc Torique. Gn 1>;u# i.r:i. 1;.. i h 11, tfn... porature d'environ- 14000C un pioduib czat razlt 7vt: d'oxyde dp ms. ésiara. En introc1uitünt dann la. phacc liquide lnl Eti'rru premi8res ccrrc;:nax!cLa2tc:3, on peut aup:<i ràaliaer det' Iàr:<iu.s 1 rëfractaire base d'un nilicate de r..tL!...1\úduM, tr l que' la forsterite.
Ces produits rufractaircH 1;a;,j,ç;;<.i trouvent t 1"'11' application plus paxt,culiùrcr.ezt daîin leo oar où on rcr.iIm
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une grande résistance aux alcalis.
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caniormément ± l'invention, on, obtient les h!mtCB temp6ratures en chauffant la ^ur,t3ac 11\n'0 Af la l}'han 11q,u1d par les .flammes de 'brûleurs, car ainsi la chaleur cnt trunl'fJioc avec la moindrE) résistance (le tra.!1f1fcrt, par raj-lH'l,nt,;>r1tnt et par convection., Les matières prC't'lU:rC'3 ront avanw.t}"uner.:rnt introduites à cette surface libre, ce qui facilite le d;iiri;rn;t>1 et assure un précl1a.uffaac rapide et une rAse en MJution tl.i(!úl'.
De ntfme , on charge de préférence les 1i1atiren preriàrrn à l'é%ul finement divisé pour accélérer les rùactionn, Quand h la. ;:or.e de température Bloinc haute, on l'obtient de p1'6Nrcnce pn :r1-
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r4-U circuler un fluide froid hu voit:1naL de cette zone.
Celle-ci CtoHl,:,'cnd vtueceRt au r.o.1.no une "'r " $ la, c>Jlt ..1,\ tour. Cette façon de procéder pdrmet d'obtenir aisément lu :x4:cG.xt I tera.ture voulu et elle favorlue la r:oli\1i.fJcb.tiol1 des eroeduita r6fra..::ta:.t:rî.$ dano la soRt.- de temprturr nuinc -'4iiivant une particularitft ,le l'invention, on 3lcv . u cule 0.11 four des soulco aux ditJ...:nn1ous des li>oci; x fabriquer pour y recueillir les produitE! r;tra.ctai:t'e'S r,.c;:S.9, en ra2iant aine1 directcmcnt des piccect ayant la. i'lJrm.: Oit arrête la solidification des produits réiract1.1.irf:G quand le dépôt a atteint l'épaisseur désirée pour les .,.va:, et on lex xépare de la phuae liquide par évacuation de celle-ci. Cette facilité dej séparation conot1tue un avantage important de l'invention.
Les produits réfractaires obtenus pouvent être refroidis en refroidissant le four ou la partie du four dans laquelle ils ont été ;formés..
Pour la fabrication industrielle de produits réfrac-
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t,3.re: par le procédé cuivant 1 "Inv;ntion en production con- tinue, on introduit les matières premiàres dans une phase liquide se trouvant dans un compartiment de chauffage, et,
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soit dans un oonpartiïacnt attenant h ce dernier et ayant une .sone de température moins haute, on laisse s'opérer la solidi- fication des produite réfractaires à partir de la phase liquille et en lessépare de cette dernière, soit dans L'un de
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plu;:1;
ur> compartiments attenant au compartiment de chauffage et ayant chacun une zone de température moins haute, on laisse s'effectuer la solidification des produite réfractaires, pendant que dans d'autres de ces compartiments s'opèrent successivement la séparation des produits réfractaires de la phase liquide et l'enlèvement des produite réfractaires refroidis.
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Un dispositif pour la fabrication de produits rt1 frtLotaires suivant,:te procède décrit comporte un four qui rot rugiceptible de contenir une matière ;nfuion haute tCr.l)Ú ru. tut't." et est pourvu d'un moyen pour chauffer une sone de cette tlfl.t'P!re, une autre sone de celle-ci pouvant être naintenue une
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température moins haute. Le moyen pour chauffer une zone du four est avantageusement constitua d'un brûleur ou d'un groupe
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de brûleurs, dont les flammes'sont susceptibles d'agir l'ur la surface de la matière cn t'union.
Il comporte de lirïft:reiien aussi un moyen pour refroidir une zone du four, ce moyen aonprenant des conduites pour amener et des ranpen pour r:,jsxrt,r
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un fluide froid autour de la zone à refroidir,
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Dans une première òrne d'exécution de l'invrnijon, le four comporte- une cuve basculante qui est pourvue (On hfmt d'un bec verseur, ainsi que de moyens pour enfourner le^ tutibres premières et pour chauffer la eurface de la Ratière' en fusion, et en bas d'un moyen pour refroidir la cote, due tmi;1,1;re qu'on puisse, après le dépôt des produitn réÍrll.cte.irf': solidifiés sur la sole de la cuve, basculer celle-ci pour vtouer la phase liquide et avoir accès aux produits rûfractuircn.
Dans d'autrefi fornes d'exécution, le four comporte une cuve fixe qui est pourvue en haut de soyons d'tx. purae m t et de chauffage, ces derniers aginsant flur la surface de la !:1é\ti \:re en fusion, et, vers le bas, de troun de coulée Qbturablen, ainsi que d'un noyen pour refroidir la vole de la cuve.
Après le dépôt des produits zfxczetaïres noiidifién nlir âr sole de la cuve, on évacue la phane liquide par un trou ,le (WUlée et on a accès aux produite 'réfractaire3< Ou encore, la cuve possède au ba un ou pluidturs conpartimnta latéraux qui sont relies h. la cuve par des conduits ohturables, 20"7el#,nt dans leurs paroli2 des dispositifs de vidange et pr4p cic leur
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sole un moyen de refroidissement susceptible de réaliser dans le ou les compartiments latéraux la zone de température moins haute, Avantageusement, des moules sont juxtaposasur la sole du four qui ont la dimension des pièces à obtenir et sont susceptibles de recevoir directement les produits réfractaires se solidifiant dans la phase liquide refroidie.
Le dessin annexe représente à titre d'exemple plu- sieurs formes d'exécution de l'invention,
La figure 1 montre schématiquement en coupe vertica- le un four pivotant. la figure 2 est une coupe verticale d'un four fixe.
La figure 3 est une coupe verticale d'un four fixe à deux compartimente.
La figure 4 est une coupe horizontale d'un four à trois compartiments de solidification.
Un four basculant (fig.l) comporte une cuve 1 en matière réfractaire et un couvercle amovible 2. La cuve peut basculer aux les tourillons 3 et est pourvue d'un bec verseur 4, d'un brûleur 5 et, au bas, d'une chambre métallique 6, connectée par une conduite 7 à un ventilateur 8. Dans la conduite 7 se trouve un raccord 9 pouvant être connecté et déconnecta rapidement. La cuve est destinée contenir la matière constituant la phase liquide 10, maintenue en état de fusion par les flammes 11 du brdleur 5.
Le courant d'air, en- voyé par le ventilateur dans la chambre 6 et quittant celle-ci par une tubulure 12, refroidit la partie inférieure de la cuve,de manière à établir dans la phase liquide un gradient de température créant une zone de haute température à la sur-. face de la niasse en fusion, permettant aux matières premières 13 de s'introduire aisément dans la phase liquide, et une zone de température moins haute prés de la sole de la cuve. Dans cette dernière zone, la phase liquide est sursaturéeen matières
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pN1';ù,ÛrC$ rvie'.3.a:.:i. cc solidifient en s'accumulât fur la sole couu torse d'un bloc coapaot 14 ayant lei3 4\u.li tJ tt deti produits r6!ract11"t;t' recl:.erc..'1ét1.
Qaànil l'Ól1if{!1('ur de o# bloc est su.±!1r.uute J on urrtte le cl.ufft p#r lu flúr':1( et le re!roifl1n,'\cr.:nt par le courant d'air, on d' 0,1:<11(,01.8 1; ror(',1rd 9, et on busciiie la. cuve 10Ur V01'por 1a phixce liquide par le bec 4. 4'pr,s rcfrc.ri:rr^:nzzt on ds,rrzc le tfloc 14 qui ('nt par.fa5. tennt hOr;10{;ne et peut tre soié en piuccc ayxxnt lu forme et les eizcncîonz voulues.
Un four fixe (i';.2 comporte uns CKvcloppe 1 Cn zat6rlaux réfractaire, dont la vJGte 16 est wniC' d'une ouver-
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ture 17 obturée par un couvercle 2, la l)(,1'oi ,ar,o une ouvcr-
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ture 18 et une porte 19, ainsi qu'une ouverture 20 par 1nq\111o le four est connecté à la ciiewin4e 'ruz (fis*4) dune luquelle passent les gaz de combustion de la flarsie 11. La cole 21 est garnie de moules 22 ayant la forme des produits fabriquer.
Au niveau supérieur de ces moules, une niche 23 nunie d'un tzeo 4 est disposée dans l'épaisseur de la paroi du four. On peut y percer un trou de coulée 24. Un <1i01)0('1 tif de coulée oupplénon- taire 25 est prévu au niveau de la cole 21. Lu t\tyùt(,1"ie 7 amenant l'air frais se subdivise Cll p1ur.icurtl conduïten 25 qui
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pénètrent dans la chanbre 6 et sont nnnien de ranpcs de diatri- j
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bution 26 dirigeant l'air contre la surface de la sole 21. Les matières premières 13 sont chargées soit par l'ouverture de la
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1 voûte 17 soit par la porte 19. Les produits réfractaire" 14 ce solidifient dans les moules 22, et la vidante de 11> phase li- - quide est réalisée par le peroenent d'un trou de coulée 24 par lequel celle-ci s'échappe.
Les produits fractt1.ircn boni dé- fournes et démoules après vidange et refroidirwement et obtcznin
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ainsi directement aux fores désirées,
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Le four suivant la figure 3 comporte un compartiment 27 pour le chargement,, le chauffage et la dissolution des matières premières, et un compartiment 28 dans lequel se .font le refroidissement, la solidification et la vidange.
Ces compartiments sont reliés entre eux par un chenal 29 muni d'un registre 30. La paroi du compartiment 28 possède un orifice 31 qui est obturé par un registre 32. Sur la conduite d'air 7 sont branchées des rampes 25 munies de nombreux trous 33 situés vis-à-vis de la sole 21 du compartiment 28. Le fonctionnement se rapproche de celui du four suivant la figure 2. Les matières premières peuvent être chargées au départ du plancher 34 par la porte 19 ou du plancher 35 par la goulotte 36 et l'orifice de voûte 17. Le compartiment 27 reçoit les charges, assure le chauffage par les brûleurs 5 et la mise en solution des matières 13 dans la phase liquide 10.
Le registre 30 est alors ouvert de de façon que les masses en fusion parviennent par le chenal 29 au compartiment 28 où la solidification est provoquée sur la sole 21 par le refroidissement dû aux jets d'air issus des orifices 33. Quand le dépôt 14 a une épaisseur suffisan- te, le registre 30 est fermé et le registre 32 est entrouvert de façon que la phase liquide 37 occupant le compartiment 28 soit évacuée par le bec 4 dans la poche 38. Après défournement des produits 14, le registre 32 est fermé, la phase liquide 37 enfournée et le registre 30 ouvert, ce qui permet de recommencer le cycle.
Le four suivant la figure 4 a une disposition semblable à celle du four suivant la figure 3, mais il comporte trois compartiments de solidification 28 reliés séparément au compartiment de chauffage 27. Les produits mis
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en solution vont se solidifier dans deux compartiments pendant qu'on procède aux opérations de vidange de la phase liquide, défournement des produits réfractaires et enfourne-
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ment de la phase liquide dans le troisième compartiments. A l'inverse, suivant la durée des opérations, il est possible d'avoir en permanence un compartiment en cours de dépôt de produits réfractaires et deux compartiments en cours de défournement.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation qui ont été décrites et représentées à titre d'exemple, et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications.
REVENDICATIONS.
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------.----- 1.- Procédé de fabrication de produite réfractai- res à la chaleur par introduction de matières premières dans une phase liquide en état de fusion, caractérisé en ce qu'on maintient un gradient de température dans la phase liquide, on introduit dans celle-ci les matières premières à l'endroit de la zone de température plus haute, on laisse s'accumuler dans la zone de température moins haute des produits réfractaires solidifiés provenant des matières premières et, le cas échéant, aussi de la phase liquide, et on enlève la phase liquide ou ce qui en reste, à l'effet d'en séparer des produits réfractaires sous forme de blocs compacts.