Brevet FR2019002A1 — publié le 19700626

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux briques réfractaires et elle concerne plus particulièrement une brique de périclase au chrome ré-agglomérée possédant une résistance améliorée aux chocs thermiques, c'est-à-dire à l'effritement, en plus d'une bonne résistance mécanique à chaud Jusqu'à présent on a fabriqué des briques;réfractaires ré-agglomérées pas une technique consistant à trier par dimensions, à remettre en forme et à fritter (calciner) des grains homogènes fondus d'un type ayant une composition globale comprenant de 50 à 70 % en poids de MgO . Ces pourcentages ainsi que tous les autres qui apparaltront dans la suite du présent texte sont en poids .Une telle brique ré-agglomérée offre certains avantages par rapport aux briques usuelles, aussi bien en ce qui concerne la densité que la résistance à chaud, mais elle présente l'inconvénient de ne pas posséder la résistance voulue aux chocs thermiques. La présente invention a donc pour-objet un procédé de préparation de briques réfractaires, caractérisé en ce qu'on mélange des grains agglomérés composés principalement de périclase au chrome fondue d'une granulométrie comprise entre 4,7 et 0,38 mm avec des grains formant matrice formés de périclase fondue ou frittée contenant au moins 90 % de MgO et d'une granulométrie inférieure à 0,175 mm, on forme des briques arec ce mélange et on calcine les briques à une température d'environ 1540 C . Les grains d'agglomérat et les grains de la matrice dans les briques do vent avoir une teneur globale en SiO2 ne dépassant pas 2 % . La teneur en fer libre dans les grains fondus de l'agglomérat et de la matrice doit être inférieure à 2%. -Pout fabriquer les briques améliorées selon l'invention, on utilise dans les grains agglomérés une proportion prédominante de périclase au chrome fondue contenant de 25 à 50 % et, de préférence, environ 30 % de MgO . En ce qui concerne les grainsformant matrice, on utilise de la périclase fondue ou frittée contenant au-moins 90 % de MgO et de préférence au moins 96 % de cet oxyde . La teneur en SiO2 aussi bien dans les grains d'agglomérat que dans les grains de matrice doit être déter innée de manière que le mélange, après sa mise sous la forme de. brique et après calcination, ne contienne pas plus de 2 % au total de SiO2 . De plus, la teneur en fer libre dans les grains fondus (agglomérat et matrice) doit être intérieure à2%. La dimension des grains de l'agglomérat doit être comprise entre4,7(tamis américain Tyler n04) et 0,38 (tamis américain Tyler n 40)mm, alors que les grains de matrice doivent une grosseur inférieure à 0,175 mm (tamis américain Taler n 80). On mélange de 50 à 60 % (de préférence environ 55 %) de grains fondus de périclase au chrome avec 40 à 50 % (de préférence environ 45 %) de grains de périclase frittée et on ajoute une quantité d'eau suffisante pour préparer une pâte plastique permettant le moulage des briques . Les grains de périclase-chrome sont utilisés, de façon idéale, en qualité d'agglomérat ou de grosses particules, -alors que des grains fondus ou frittés de périclase sont les produits les plus avantageux pour former la matrice .Dans certains cas, des grains fondus ou frittés de- périclase peuvent également constituer une partie de l'agglomérat, ce qui permet à la fois d'augmenter la densité et d'homogénéiser la oomposition , A partir de ce mélange, on forme des briques à la presse et on les calcine à une température d'environ 15400C pendant trois heures environ o On obtient de cette façon une a u brique de périclase/-chrome qui a été ré-agglomérée, c'est-à-dire irectement liée, et qui possède des propriétés exceptionnelles, malgré l'absence de toute liaison due à la silice .Ces propriétés, dans le cas de plusieurs produits selon l'invention, sont indiquées dans le -tableau I ci-après et on a incorporé dans ce tableau, aux fins de comparaison, deux exemples de briques ré-agglomérées d'un type classique que l'on a appelées Â et B T A B L E A U I Propriétés typiques des briques ré-agglomérées des types indiqués N Type de briques Composition chimique % Porosité Masse Densité apparente volumique apparente MgO Cr2O3 Al2O3 Fe2O3 CaO SiO2 % (g/cm3) (g/cm3) Briques du commerce A du commerce 62,0 18,0 7,1 10,1 1,0 1,5 14,6 3,21 3,75 B ré-agglomérée 58,0 18,5 8,2 10,9 1,2 2,3 16,8 3,18 3,77 Brique expérimentale X-14 Agglomérat fondu (30% MgO) et matrice fondue (97 % MgO) 62,6 17,3 6,8 10,4 0,7 1,8 15,9 3,20 3,81 X-15 Agglomérat fondu (40% MgO) et matrice fondue (97 % MgO) 64,1 16,7 6,5 9,0 0,9 2,1 16,3 3,19 3,82 X-10 Agglomérat fondu (30 % MgO) et matrice frittée (97 % MgO) 62,7 17,3 6,8 10,5 0,7 1,5 17,1 3,15 3,79 X-12 Agglomérat fondu (40 % MgO) et matrice frittée (97 % MgO) 64,2 16,7 6,5 9,1 0,9 1,8 16,8 3,18 3,80 T A B L E A U I (suite) N Module du rupture (kg/cm2) Changement au Perte par effritage à la température de réchauffage à Technique Technique cyclique au panneau 1 704 C (nombre de % ** 1 260 C 1 482 C cycles avant rupture) * Briques du commerce A 140 63,2 + 0,7 2 à 4 8,0 B 154,6 57,6 + 1,6 2 à 4 10,5 Brique expérimentale X-14 132 99,1 + 0,3 4 à 7 1,5 X-15 132 96,3 + 0,5 4 à 7 1,2 X-10 132 95 + 0,6 4 à 6 0,8 X-12 132 93,5 + 1,1 4 à 6 0,6 * de 1370 C jusqu'à la tempéérature ambiante . ** technique classique au panneau . I1 ressort à l'évidence de ces exemples que les produits de l'invention (X-10, X-12, X-14 et X-15) supportent un- lus grand nombre de cycles avant la destruction par effritement et subissent une Dlus faible perte par effritement que les briques ré-agglomérées classiques, sans parler d'une beaucoup plus grande résistance mécanique à la température de 14820C Les tableaux II et III ci-après indiquent respectivement les compositions obimiques des @rains de matrice et des @rains d'agglomérat utilisés dans les exemples qui figurent au tableau I, ainsi aue les granulométries et les proportions des deux types de grains T A B L E A U II Composition chimique des grains de l'agglomérat et de la matrice Grains Composition Mg0 Cr203 Al203 Fe203 Ca0 Si02 matrice,frittés (M-1) 97,5 0,0 0,3 0,4 0,7 0,6 matrice, fondus (N-2) 97,3 0,1 0,2 0,2 0,7 1,2 agglomérat, fondus (A-2) 30,6 33,3 12,8 19,8 0,8 2,4 agglomérat, fondus (A-3) 42,0 27,8 10,7 14,9 1,0 2,7 T A B L E A U III Composition des briques et granulométrie No Agglomérat Grosseur et grains Dimension et grains - 4,7 à + 1,65 mm - 1,65 à + 0,38 mm de matrice - 0,175mm (60%-0,074mm) X-10 30 % A-2 22 % Â-2,8 % M-1 40 % M-1 X-12 30 % A-3 30 % A-3 40 % M-1 X-14 30 % A-2 22 % A-2,8 % M-2 40 % M-2 X-15 30 % A-3 30 % A-3 40 % M-2 la La désignation - définit la partie des particules passant à travers le tamis et par exemple -4,7 à + 1,65 mm, signifie que les plus grosses particules du groupe traversent un tamis de 4,7 mm d'ourerture de maille et que les plus petites particules sont retenues par un tamis ayant 1,65 mm d'ouverture de maille Bien qu'on ne sache pas la raison exacte de l'amélioration de la résistance aux chocs thermiques des briques ré-agglomérées formées de grains ayant deux compositions différentes, on pense aue ce phénomene est en rapport avec la microstructure hétérogène résultante aui absorbe plus efficacement les différences de dilatation thermique pouvant provoquer des fissurátions lors d'un choc thermique . Les briques selon l'invention sont caractérisées par une liaison graduelle entre les gros grains et les petits grains ayant des compositions différentes ou entre les grains de même granu- lométrie et de même composition, au lieu de liaison usuelle entre les grains homogènes qui caractérisent les briques classiques ré-agglomérées REVENDICATIONS 1. Up procédé de préraration de briques réfractaires, caractérisé en ce qu'on mélange des grains agglomérés composés princinalement de tériclase au chrome fondue d'une granulométrie comprise entre 4,7 et 0,38 mm, avec des grains formant matrice, formés de périclase fondue ou frittée contenant au moins 90 ss de !g0 et d'une granu- lométrie inférieure à 0,175 mm, on forme des bricues avec ce mélange et on calcine les briques à une température d'environ 15400C 2.Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les grains fondus de périclase au chrome représentent environ 55 % du mélange, le reste étant constitué par les grains de périclase fondus ou frittés 3. Une brique réfractaire, caractérisée en ce qu'elle comprend des grains agglomérés consistant principalement en périclase au chrome fondue d'une granulométrie comprise entre 4,7 et 0,38 mm, liés directement à des grains formant matrice de périclase fondue ou frittée, et contenant au moins 90 % de MgO , ces derniers grains ayant une dimension inférieure à 0,175 mm . 4. Une brique réfractaire selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle ne contient pas plus de 2 % de SiO2 5. Une brique réfractaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que les grains fondus de l'agglomérat et de la matrice de la brique ne contiennent pas plus de 2 % de fer libre