Pâte céramique pour objets réfractaires. L'objet de la présente invention est une paie céramique pour la fabrication d'objets réfractaires, non recristallisés, très résistants et possédant une grande dureté sans être cas sants. Elle peut être utilisée, par exemple pour la confection de creusets, de briques ré fractaires, de cornues, de moufles, de pièces réfractaires, de noyaux de fours, .de tubes, de coupelles à combustion, de tubes de pyro mètres, de garnitures .de foyer, etc.
Les creusets connus sur le marché sous le nom de creusets en graphite, s'oxydent et se désagrègent très rapidement, à la fois sous l'action du feu du foyer sur leur surface ex terne et sous l'action des fondants sur leur surface interne. Le chauffage et le refroidis sement rapides auxquels ils sont soumis au cours de l'usage ordinaire déterminent un écaillement par larges plaques (appelé en an glais scalping) et aussi un émiettement qui réduisent évidemment la durée des creusets de ce genre.
Des tentatives ont été faites pour établir des creusets en carbure de silicium et en une matière adhésive destinée à maintenir les grains assemblés, cette matière pouvant être de la glu et du brai. Pour préparer le creuset ou un autre produit réfractaire au moyen d'un mélange de ce genre, la masse de ma tière est pressée ou moulée en forme et sou mise à la chaleur d'un four électrique dans lequel la température est élevée jusqu'à en viron la température qui avait été primitive ment utilisée pour produire le carbure de sili cium.
A cette température, le carbure de si licium est recristallisé et il en résulte que le produit final est très dense, dur, cassant et non flexible. Lorsqu'un creuset établi de cette manière est soumis à l'action ordinaire d'un foyer, il se fend presque invariable ment. Une raison de cet inconvénient résulte du fait qu'il se produit une dilatation inégale entre les parois interne et externe du creuset, sous l'action de la chaleur du foyer, d'une part, et de la masse de métal froid, d'autre part.
Une autre raison est que le creuset ne s'adapte pas de lui-même à la dilatation du métal qu'il contient. Lorsque les creusets de ce genre se fendent ou se brisent, le prix de leur reconstitution en vue d'un usage indus- triel est prohibitif, par suite de l'énorme quantité d'énergie électrique qui est néces saire pour les ramener à la température de reconstitution.
La pâte, objet de la présente invention, permet de fabriquer des objets réfractaires, et en particulier des creusets, ne présentant pas ces inconvénients. Cette pâte est consti tuée par du graphite cristallin ou en écailles de toute grosseur appropriée, du carbure de silicium et au moins un liant. Ce liant peut jouer le rôla de fondant ou d'agglomérant.
Comme liant on peut se servir, par exem ple, d'une argile à point de fusion bas. Les substances qui peuvent en outre être utilisées soit seules, soit concurremment avec l'argile sont des sels, des oxydes et des sulfures, ainsi que des agglomérants carbonisants, tels le goudron, le brai ou les mélasses. Parmi les sels qui se prêtent à cet emploi on peut, par exemple, citer le borax. On peut utiliser des mélanges comprenant deux ou plusieurs substances des catégories précitées. Ainsi on pourra se servir, par exemple, d'un mélange de sable et de borax.
Il y a avantage à employer les ingré dients constituant la présente pâte cérami que dans les proportions suivantes: Graphite cristallin de toute grosseur ap propriée, environ 25 parties en poids, car bure de silicium, environ 68 parties en poids, liant, environ 7 parties en poids.
Un flux ou une argile appropriée à point de fusion bas sont utilisés, de préférence, comme couverte avec les agglomérés car- bonisants.
La pâte ainsi formée peut être utilisée comme suit: Pour fabriquer un creuset, les ingré dients de la matière réfractaire ayant été soigneusement mêlés, la masse est placée sur une roue de potier et tournée de la manière usuelle. Ou bien, si on le désire, elle est pressée et moulée en forme.
Après que le creuset a été formé de la manière désirée, il est séché et ensuite cuit à basse tempéra ture, environ 1000 C, après quoi il est prêt à l'usage. - A la suite d'expériences faites au sujet de la présente invention, il a été reconnu que le graphite cristallin du creuset, ou de tout autre objet établi au moyen de la pâte, se trouve sous forme de lames ou couches minces se superposant les unes aux autres et donnant ainsi une certaine flexibilité au -ccrps entier de l'objet réfractaire, cette flexi bilité lui permettant de supporter sans se fendre des changements brusques de tempé rature.
Le carbure de silicium utilisé avec le graphite cristallin produit un objet réfrac taire très approprié qui est bon conducteur de la chaleur, élastique, résistant, solide et très résistant à l'oxydation et à l'action des fondants. L'emploi d'un sel, d'un oxyde, d'un sulfure ou de tout autre liant a pour objet d'aider à l'agglomération des matières et de former un revêtement protecteur au tour du graphite et de l'agglomérant car bonisant, lorsque ce dernier agglomérant est utilisé. Bien que l'on ait indiqué certaines pro portions des différents ingrédients, il est évident que ces proportions peuvent être mo difiées sans s'écarter de la. portée de l'inven tion.
Le terme "cristallin" employé dans ee mémoire comme s'appliquant au graphite, comprend aussi le graphite en écailles qui est l'équivalent du graphite cristallin.
Ceramic paste for refractory objects. The object of the present invention is a ceramic pay for the manufacture of refractory objects, not recrystallized, very resistant and having a great hardness without being breakage. It can be used, for example, for making crucibles, refractory bricks, retorts, mittens, refractory parts, furnace cores, tubes, combustion cups, pyro meter tubes, linings. home, etc.
The crucibles known on the market under the name of graphite crucibles, oxidize and disintegrate very quickly, both under the action of the fire of the hearth on their external surface and under the action of the fluxes on their internal surface. . The rapid heating and cooling to which they are subjected in ordinary use causes flaking by large plates (called in English scalping) and also crumbling, which obviously shortens the life of crucibles of this kind.
Attempts have been made to establish crucibles of silicon carbide and of an adhesive material intended to hold the grains together, this material possibly being glue and pitch. To prepare the crucible or other refractory by means of a mixture of this kind, the mass of material is pressed or molded into a shape and subjected to the heat of an electric furnace in which the temperature is raised to about the temperature that was originally used to produce silicon carbide.
At this temperature, the silicon carbide is recrystallized and the end product is very dense, hard, brittle and inflexible. When a crucible established in this manner is subjected to the ordinary action of a hearth, it cracks almost invariably. One reason for this drawback results from the fact that there is unequal expansion between the inner and outer walls of the crucible, under the action of the heat of the hearth, on the one hand, and of the mass of cold metal, on the other hand. somewhere else.
Another reason is that the crucible does not adapt on its own to the expansion of the metal it contains. When crucibles of this kind crack or break, the cost of reconstituting them for industrial use is prohibitive, owing to the enormous amount of electrical energy required to bring them up to temperature. reconstitution.
The paste, object of the present invention, makes it possible to manufacture refractory objects, and in particular crucibles, which do not have these drawbacks. This paste is constituted by crystalline graphite or flakes of any suitable size, silicon carbide and at least one binder. This binder can act as a flux or a binder.
As a binder one can use, for example, a clay with a low melting point. Substances which may further be used either alone or in conjunction with clay are salts, oxides and sulphides, as well as carbonizing binders, such as tar, pitch or molasses. Among the salts which lend themselves to this use, mention may, for example, be made of borax. Mixtures comprising two or more substances of the above categories can be used. So we can use, for example, a mixture of sand and borax.
It is advantageous to use the ingredients constituting the present ceramic paste only in the following proportions: Crystalline graphite of any suitable size, about 25 parts by weight, because of silicon bide, about 68 parts by weight, binder, about 7 parts in weight.
A suitable low melting point flux or clay is preferably used as capped with the carbonizing agglomerates.
The paste thus formed can be used as follows: To make a crucible, the ingredients of the refractory material having been carefully mixed, the mass is placed on a potter's wheel and turned in the usual manner. Or, if desired, it is pressed and molded into shape.
After the crucible has been formed in the desired manner, it is dried and then fired at low temperature, about 1000 C, after which it is ready for use. - As a result of experiments carried out with regard to the present invention, it has been recognized that the crystalline graphite of the crucible, or of any other object established by means of the paste, is in the form of strips or thin layers overlapping the to each other and thus giving a certain flexibility to the entire refractory object, this flexibility allowing it to withstand sudden changes in temperature without splitting.
The silicon carbide used with the crystalline graphite produces a very suitable refractory object which is a good conductor of heat, elastic, strong, strong and very resistant to oxidation and to the action of fluxes. The purpose of the use of a salt, an oxide, a sulphide or any other binder is to aid in the agglomeration of materials and to form a protective coating around the graphite and the binder because bonus, when the latter binder is used. Although certain proportions of the various ingredients have been indicated, it is obvious that these proportions can be changed without departing from the. scope of the invention.
The term "crystalline" used herein as applying to graphite also includes flake graphite which is the equivalent of crystalline graphite.