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"Procédé pour la réalisation de corps profilés en magnétise frittéc ayant une conductibilité thermique rédite,"
La conductibilité thermique des pierres de magnésie, courantes dans le commerce, est relativement élevée par rapport à celle de la plupart des autres pierres réfractaires, par exemple en brique, brique dure, corindon, forstérite, etc...
Le coefficient de conduc- tibilité calorifique des pierres réfractaires, citées en dernier lieu, est inférieur ou environ égal à 2 kcal/m h C pour les tempéra- tures comprises entre 500 et 1000 C, alors que pour les pierres de magnésite ce coéfficient de conductibilité calorifique est de : 4 - 6 kcal/m h C à 500 C
3 -5 kcal/m h C à 700 C 3 - 4 kcal/m h C à 100 C
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De ce fait, tout en ayant une épaisseur de paroi et une température intérieure identiques, les pertes de chaleur des fours qui sont re- v8tus d'une maçonnerie en magnésite sont plus élevées que celles des fours revêtus d'un autre type de pierres.
Afin d'empêcher ces pertes de chaleur, il faut que l'épaisseur du revêtement en magnésite soit accrue d'une manière correspondante, ou bien, lorsque l'épaisseur du revêtement on magnésite est maintenue, il faut prévoir des pierres isolantes appropriées derrière le dit revêtement. Toutefois, de ce fait, non seulement les frais sont accrus, mais on perd également une partie de l'espace utile du four.
La présente invention vise, tant à garantir la résistance des pierres, par exemple dans les convertisseurs, qu'à influencer la per- te de chaleur du revêtement réfractaire, en agissant sur le coéffi- cient de conductibilité calorifique.
Le procédé conforme à l'invention pour la réalisation de corps profilés en magnésite frittée à conductibilité thermique réduite et au cours duquel de la magnésite frittée en différentes granulations est mélangée à une dolomie frittée, finement broyée ou à grains fins et stabilisée plus particulièrement à la silice (le mélange étant formé en corps profilés par prise hydraulique), réside donc dans le fait que la partie de magnésite frittée représente au moins 55% en poids.
La proportion minimum indiquée de magnésite frittée doit être respectée afin d'obtenir une résistance maximum, tandis que la dolo- mie frittée stabilisée procure simultanément une perte de chaleur minimum. La combinaison de magnésite frittée et de dolomie frittée stabilisée permet d'obtenir des résistances mécaniques élevées, une bonne résistance à la pression et une forte résistance à l'abrasion.
La résistance aux variations des températures est améliorée par la dolomie frittée stabilisée. Lorsque la teneur en magnésite frittée est inférieure à 55% on a pu constater que la résistance au kitier est nettement réduite,
Une partie du SiO2, utilisé pour la stabilisation du CaO, peut également être remplacée par d'autres moyens de stabilisation connus, tels que, par exemple, de l'oxyde de chrome.
Des résidus de CaO non-
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lié peuvent subsister en faible quantité dans l'aggloméré stabilise, pour autant que la stabilité du volume soit respectée. j
Le brevet France n 1,265,365 décrit un procédé pour la réslisa- tion de pierres réfractaires, retenant la chaleur et auxquelles on ajoute de la magnésite frittée, Cependant, tout en ne tenant pas comp- te du fait que cette addition n'est indiquée que comme une mesure fa- cultative, le but poursuivi par ce brevet est tout différent de celui visé par la présente invention, Le brevet français se propose de fa- ciliter et de garantir l'introduction de carbone dans les pierres qui sont réalisées sans poix ou un liant similaire,,
de ce fait, les ma- tières de base de ces pierres et de ces massas sont constituées par de la dolomie et du carbone. Ce mélange de base reste identique, même si (suivant le point 4 du résumé de ce brevet français) on ajoute d'au- tres composants, parmi lesquels de la magnésie calcinée,
La présente invention se base sur le fait que les pierres de maç- nésite présentent une conductibilité thermique relativement élevée et elle vise donc à procurer une pierre qui présente los propriétés avan- tageuses citées plus haut et qui est obtenue par la combinaison dôcri- te plus haut.
Lors de la réalisation des corps profiles hautement réfractaire$ conformes à l'invention, la partie à grains fins de la magnésite frit- tée peut être remplacée par de la dolomio frittée stabilisée, à grains'. fins ou finement broyée. Il est évidemment également possible que cette partie à grains fins ne soit remplacée que partiellement, Il est tout aussi possible de remplacer la partie grains grossiers de la magnésite frittée par de la dolomie frittée stabilisée.
Une dolomie frittée, stabilisée au SIO2, présente des propriétés hydrauliques similaires à celles du ciment Portland, De ce fait, il est possible de réaliser de tels corps profits en magnésite, à con- ductibilité thermique réduite, par un durcissement hydraulique,
La magnésite est mélangée à environ 3 à 451, avantageusement 6 301 de dolomie frittée stabilisée, finement broyée ou partiellement granuleuse, le mélange est ensuite malaxa avec de l'eau et est cmpri- mé, par exemple par pressage, foulage, secousses, vibrations, La quan- tité- d'eau dépend du procède utilisé pour la compression.
Il est pas-
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sible de .procéder de manière identices si la magnésite est remplscée par de la forstériste, du minerai de chrome et similaire,
Il est également possible qu'un magnésite, présente en une seu- le granulation, soit mélanges de la manière décrite plus haut avec de la dolomie frittée stabilisée. Plut particuliàement lorsqu'on prévoit une compression ne donnant lieu qu'à une faible destruction. par exem- ple un foulage prudent ou des secousses peu violentes, on obtient une pierre réfractaire d'une porosité relativement élevée et dont la con- ductibilité thermique est réduite davantage, toutefois, cette pierre présente une résistance absolument suffisante.
De manière connue, la magnésite frittée utilisée peut également être soumise à un pré-traitement, ou bien le corps profilé achevé peut être traité ultérieurement. Par exemple, on connaît un traitement au moyen d'acides organiques, tels que l'acide lignine-sulfonique, l'acide formique, l'acide oxalique ou l'acide tartrique. Ces matières peuvent également être ajoutées à l'eau utilisée pour la préparation,
Los corps profilés, réalisés de cette manière et présentant une conductibilité thermique réduite, peuvent être utilisés, sans autre traitement, après quelques jours, tout au plus après un entreposage de deux semaines.
Outre la conductibilité thermique réduite, ces corps profilés présentent l'avantage d'une exécution économique par rapport à celle des pierres de magnésite calcinées dans le four tunnel; de plus, par rapport aux pierres de magnésite liées chimiquement, ces corps présentent l'avantage que lors de leur utilisation, plus parti- culièrement à des températures élevées, ils ne donnent lieu à aucune décomposition avec formation de gaz indésirable.
De cette manière, lorsque 20% de la magnésite sont remplacés par de la dolomie frittée stabilisée, il est possible de réduire d'envi- ron 20% le coefficient de conductibilité calorifique. Lorsque 45% do la magnésite sont remplacés par la dolomie frittée stabilisée, le coefficient de conductibilité calorifique est réduit d'environ 1/3,
EXEMPLE : A partir d'une magnésite frittée d'une densité apparente de 2,99 et de la composition chimique suivante !
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EMI5.1
sio2 2,S ;
EMI5.2
<tb> Al2O3 <SEP> 3,1 <SEP> ,
<tb> Fe2O3 <SEP> 4,8
<tb>
EMI5.3
Calo 302 t
EMI5.4
<tb> MgO <SEP> 85,1
<tb>
On réalise, par concassage, tamisage et mlange dosé subséquent des granulations obtenues, un mélange dans lequel les différentes gros- seurs des grains sont présentes dans les proportions suivantes :
EMI5.5
<tb> a,- <SEP> 33% <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> mm
<tb>
<tb> 33% <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,2 <SEP> - <SEP> 1,5 <SEP> mm
<tb>
<tb> 33% <SEP> en <SEP> poids <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> mm
<tb>
Après un bon mélange sous une pression de 900 kg/cm, cette masse est formée, à sec, en pierres normales et est calcinée à 1550 C dans le four tunnel.
Les pierres de magnésite réfractaire obtenues, ayant une porosité de 19,0%, présentent, à 1000QC, un coefficient de conduc- tibilité calorifique de # = 3,3, b.- A partir de la même magnésite frittée concassée, dosée en grains d'une grosseur de 0,2 - 1,5 mm et 1,5 - 3 mm et de dolomio frittée, stabilisée au SiO2, finement broyée (0 - 100 microns), on réalise le mélange suivant :
33% en poids de dolomie frittée stabilisée finement broyée
EMI5.6
33% en poids de magnésite frittêe, grosseur des grains 0,1 - '
1,5mm
33% en poids de magnésite frittée, grosseur des grains 1,5 -
3 mm
Après addition de 5% en poids d'eau, ce mélange est formé en pierres normales sous une pression de 900 kg/cm2,pierres qui sont ensuite entreposées pendant 14 jours à l'air.
De ce fait, on obtient des pierres dont la porosité est de 16,8%, tandis qu'à 1000*C, le coefficient de conductibilité calorifique est de # = 2,4. c,- De la magnésite frittée dont les grains ont une grosseur de 3 -5 mm, est mélangée avec 20% de dolomie frittée stabilisée, fine- ment broyée (voir ci-dessus) et, avec 8,2% en poids d'eau, elle for- me un mortier humide qui, ensuite, est délicatement foulé ou soumis à des secousses dans des moules, Après durcissement hydraulique, les pierres obtenues ainsi présentent une porosité de 39% ot, à 1000 C, un coéfficient de conductibilité calorifique # = 1,6.
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"Process for the production of sintered magnetized profiled bodies having reduced thermal conductivity,"
The thermal conductivity of magnesia stones, common in commerce, is relatively high compared to that of most other refractory stones, for example brick, hard brick, corundum, forsterite, etc.
The calorific conductivity coefficient of refractory stones, mentioned last, is less than or approximately equal to 2 kcal / mh C for temperatures between 500 and 1000 C, while for magnesite stones this coefficient of conductivity calorific value is: 4 - 6 kcal / mh C at 500 C
3 -5 kcal / m h C at 700 C 3 - 4 kcal / m h C at 100 C
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Therefore, while having the same wall thickness and internal temperature, the heat losses of furnaces which are covered with magnesite masonry are higher than those of furnaces lined with another type of stone.
In order to prevent such heat loss, the thickness of the magnesite coating must be increased correspondingly, or, when the thickness of the magnesite coating is maintained, suitable insulating stones must be provided behind the said coating. However, as a result, not only are the costs increased, but part of the useful space of the oven is also lost.
The present invention aims both to guarantee the resistance of stones, for example in converters, and to influence the heat loss of the refractory lining, by acting on the coefficient of heat conductivity.
The process according to the invention for the production of profiled bodies in sintered magnesite with reduced thermal conductivity and during which sintered magnesite in different granulations is mixed with a sintered, finely ground or fine-grained dolomite and more particularly stabilized at the silica (the mixture being formed into shaped bodies by hydraulic setting), therefore lies in the fact that the sintered magnesite part represents at least 55% by weight.
The stated minimum proportion of sintered magnesite must be observed in order to achieve maximum strength, while stabilized sintered doloomy simultaneously provides minimum heat loss. The combination of sintered magnesite and stabilized sintered dolomite achieves high mechanical strengths, good pressure resistance and high abrasion resistance.
Resistance to temperature variations is improved by stabilized sintered dolomite. When the sintered magnesite content is less than 55%, it has been observed that the resistance to kitier is markedly reduced,
Part of the SiO2, used for the stabilization of CaO, can also be replaced by other known stabilization means, such as, for example, chromium oxide.
Residues of non- CaO
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bound may remain in small quantities in the stabilized agglomerate, provided that the stability of the volume is respected. j
French patent no. 1,265,365 describes a process for the reslisa- tion of refractory stones, retaining heat and to which sintered magnesite is added, however, while not taking into account the fact that this addition is indicated only as an optional measure, the aim pursued by this patent is quite different from that aimed at by the present invention. The French patent proposes to facilitate and guarantee the introduction of carbon into stones which are produced without pitch or similar binder ,,
therefore, the basic materials of these stones and these massas consist of dolomite and carbon. This basic mixture remains identical, even if (according to point 4 of the summary of this French patent) other components are added, including calcined magnesia,
The present invention is based on the fact that masnesite stones have a relatively high thermal conductivity and it therefore aims to provide a stone which has the advantageous properties mentioned above and which is obtained by the combination described above. high.
In making the highly refractory profiled bodies according to the invention, the fine grained portion of the sintered magnesite may be replaced with stabilized, grained sintered dolomite. fine or finely ground. It is of course also possible that this fine-grained part is only partially replaced. It is equally possible to replace the coarse-grained part of the sintered magnesite by stabilized sintered dolomite.
A sintered dolomite, stabilized with SIO2, has hydraulic properties similar to those of Portland cement. Therefore, it is possible to achieve such bodies made of magnesite, with reduced thermal conductivity, by hydraulic hardening,
The magnesite is mixed with about 3-451, preferably 6301, stabilized, finely ground or partially granular sintered dolomite, the mixture is then kneaded with water and pressed, for example by pressing, crushing, shaking, vibration. , The amount of water depends on the process used for the compression.
He is not-
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sible to proceed identically if the magnesite is replaced by forsterist, chromium ore and the like,
It is also possible that a magnesite, present in a single granulation, is mixed as described above with stabilized sintered dolomite. Particularly when a compression is provided which results in only a slight destruction. For example, careful treading or gentle shaking results in a refractory stone of relatively high porosity and the thermal conductivity of which is further reduced, however this stone has absolutely sufficient strength.
As is known, the sintered magnesite used can also be subjected to a pre-treatment, or the finished profiled body can be further processed. For example, treatment with organic acids is known, such as lignin sulfonic acid, formic acid, oxalic acid or tartaric acid. These materials can also be added to the water used for the preparation,
Los profiled bodies, produced in this way and having reduced thermal conductivity, can be used, without further treatment, after a few days, at most after a two-week storage.
In addition to the reduced thermal conductivity, these profiled bodies have the advantage of economical execution compared to that of magnesite stones calcined in the tunnel kiln; moreover, compared with chemically bonded magnesite stones, these bodies have the advantage that when used, more particularly at high temperatures, they do not give rise to any decomposition with the formation of undesirable gas.
In this way, when 20% of the magnesite is replaced by stabilized sintered dolomite, it is possible to reduce the coefficient of heat conductivity by about 20%. When 45% of the magnesite is replaced by stabilized sintered dolomite, the coefficient of heat conductivity is reduced by about 1/3,
EXAMPLE: From a sintered magnesite with an apparent density of 2.99 and the following chemical composition!
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EMI5.1
sio2 2, S;
EMI5.2
<tb> Al2O3 <SEP> 3.1 <SEP>,
<tb> Fe2O3 <SEP> 4.8
<tb>
EMI5.3
Calo 302 t
EMI5.4
<tb> MgO <SEP> 85.1
<tb>
By crushing, sieving and subsequent metered mixing of the granulations obtained, a mixture is produced in which the different grain sizes are present in the following proportions:
EMI5.5
<tb> a, - <SEP> 33% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 0.2 <SEP> mm
<tb>
<tb> 33% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.2 <SEP> - <SEP> 1.5 <SEP> mm
<tb>
<tb> 33% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 1.5 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> mm
<tb>
After good mixing under a pressure of 900 kg / cm, this mass is formed, dry, in normal stones and is calcined at 1550 C in the tunnel kiln.
The refractory magnesite stones obtained, having a porosity of 19.0%, exhibit, at 1000 ° C, a calorific conductivity coefficient of # = 3.3, b.- From the same crushed sintered magnesite, measured in grains 0.2 - 1.5 mm and 1.5 - 3 mm thick and sintered dolomio, stabilized with SiO2, finely ground (0 - 100 microns), the following mixture is made:
33% by weight of finely ground stabilized sintered dolomite
EMI5.6
33% by weight of sintered magnesite, grain size 0.1 - '
1.5mm
33% by weight of sintered magnesite, grain size 1.5 -
3 mm
After addition of 5% by weight of water, this mixture is formed into normal stones under a pressure of 900 kg / cm 2, stones which are then stored for 14 days in air.
As a result, stones are obtained with a porosity of 16.8%, while at 1000 * C, the coefficient of heat conductivity is # = 2.4. c, - Sintered magnesite, the grain size of which is 3 -5 mm, is mixed with 20% stabilized, finely ground sintered dolomite (see above) and, with 8.2% by weight of water, it forms a wet mortar which, then, is delicately crushed or subjected to shaking in molds. After hydraulic hardening, the stones thus obtained have a porosity of 39% ot, at 1000 C, a coefficient of heat conductivity # = 1.6.