Brevet FR2123427A1 — publié le 19720908

La présente invention concerne un appareil utilisé pour la réalisation de fibres minérales, et plus précisément un bloc comportant un orifice et un élément rapporté destinés à libérer d'un four de fusion un courant uniforme et continu de matière réer. taire fondue. La r ïisation de fibres minérales à partir de matière fondue peut être réalisée de deux manières différentes. Selon un procédé, on met un courant fondu de matière minérale sous forme de fibres par rotation sur des rouleaux tournant en sens inverse. Suivant le second procédé, on dirige un courant de gaz, par exemple de vapeur d'eau ou d'air, à grande vitesse et à température élevée, pratiquement perpendiculairement sur le courant fondu en formant de nombreux petits globules et en les étirant sous forme de fibres. On constate qu'un courant donné de gaz à grande vitesse peut transformer en fibres une quantité de niatière réfractaire limitée par une valeur maximale. Lorsque le courant de matière est trop important, il se forme un pourcentage excessif de matière autre que des fibres, si bien que le produit a une mauvaise qualité.Ainsi, un orifice de coulée de grande dimension est indésirable, surtout parce que la matière dans laquelle est réalisé l'orifice a tendance, la plupart du temps, à s'user, si bien que l'orifice s'agran- dit. D'autre part, la température de travail utilisée pour la matière fondue ne peut pas normalement être très supérieure à la température de solidification, pour que la formation des fibres soit satisfaisante. En conséquence, lorsque l'orifice de coulée est petit, la matière a tendance à se solidifier et à s' accumuler au voisinage de l'orifice ; plus l'orifice est petit et plus la matière fondue se solidifie facilement à sa hauteur en réduisant sa dimension. Cette accumulation de matière solidifiée non seulement réduit le débit mais provoque aussi souvent le passage du courant fondu sur un trajet et influe sur la formation des fibres.En conséquence, il faut retirer périodiquement cette matière solidifiée du voisinage de 11 orifice et remplacer de temps en temps le bloc comprenant l'orifice. Ainsi, le rendement et la fabrication sont sérieusement affectés. I1 est de pratique courante de donner à l'ori- fice un diamètre intermédiaire, si bien que le rendement n'est pas maximal. Selon l'invention, le distributeur ou l'orifice de sortie du four de fusion de la matière minérale comprend un bloc réfractaire à orifice qui peut être avantageusement constitué de graphite ou de nitrure de bore et qui comporte un passage et un élément rapporté en métal réfractaire dur, par exemple en tungstène, placé dans le passage. Comme le métal de J'élé- ment rapporté ne s'use pas aux températures nécessaires a la fusion de la matière réfractaire à mettre sous forme de fibres, l'élément peut avoir un orifice de diamètre optimal pour le passage de la matière fondue du four, avec un débit assurant la formation optimale des fibres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une élévation latérale en coupe par tielle 'un four de fusion auquel est appliquée l'invention, dans un mode de réalisation préféré ; et la figure 2 est une coupe verticale agrandie suivant la ligne 2-2 de la figure 1 et elle représente le bloc à orifice et l'élément rapporté de l'invention. Sur les dessinssset et en particulier sur la figure 1, un mode de réalisation préféré de l'invention est appliqué à un four découvert à arc 10, du type à pot inclinable, comprenant un avant-corps en dépassant. La matière minérale réfractaire de composition convenable, par exemple un mélange de silice et d'alumine, est fondue par un arc électrique existant entre des électrodes 14 suspendues par un dispositif convenable (non représenté) au-dessus du four 10, de manière à former une mare 16 de matière fondue. La matière 18 solidifiée placée sous la mare 16 assure l'isolement thermique et électrique du four 10 et de l'avant-corps 12. Un orifice 24 de la paroi inférieure de l'avant-corps 12 permet le retrait de la matière fondue de la mare 16. Un bloc 26 ancrage est logé dans la paroi inférieure de l'avant-corps 12 et comprend un orifice 28 de diamètre inférieur à 11 orifice 24 et pratiquement coaxial à celui-ci. Une cavité 30 de la face supérieure du bloc 26, autour de l'orifice 28, loge la base 32 d'un bloc 34 à orifice. Bien que le bloc 34 puisse avoir des formes diverses, il comporte un passage 35 en face des orifices 2xQ et 28 et, à la partie supérieure du passage, une entrée co-imuniquant avec lsintérieur dc l'avant-corps 12.De préférence, la paroi 36 du passage 35 est tronconique et converge en s' éloignant de l'orifice 24. Ainsi, le passage 35 s'évase vers le bas, comme représenté sur la figure 2 et laisse un espace suffisant au courant de matière fondue dans le cas où on incline le four 10 au cours de la coulée. La face externe 38 du bloc 34 aboutit à l'extrémité inférieure à un flasque 40 dont la base se loge dais la cavité 30. Le bloc 34 est en matière réfractaire convenable, par exemple en graphite ou en nitrure de bore. Bien que ces matières supportent de façon satisfaisante les températures élevées auxquelles elles sont soumises, on ne peut les utiliser pour réaliser un orifice, car elles ont tendance à s'user en ac- croissant la dimension de l'orifice. Selon l'invention, on monte un élément rapporté 42 ayant la forme drun disque et comprenant un orifice circulaire 44, dans une cavité 46 de l'extrémité supérieure du bloc 34, les deux éléments étant concentriques comme représenté sur la figure 2 et assurant le réglage du débit de matière fondue provenant de la mare 16. Le disque 42 est en métal réfractaire dur, résistant à l'usure et ayant une température de fusion très supérieure à celle de la matière minérale réfractaire présente dans le four. Le métal réfractaire utilisé est de préférence le tungstène, mais peut être aussi le molybdène et le niobium. Bien que l'élément rapporté reste habituellement en place du fait du poids spécifique élevé de ces métaux, on peut utiliser le cas échéant un dispositif de retenue convenable, par exemple à filetage. Comme la matière de l'élément 42 est stable et ne s'use pas aux températures nécessaires à la fusion et au maintien de la matière minérale à l'état fondu, on peut usiner avec précision l'orifice 44 en lui donnant la dimension optimale assurant le réglage du débit de matière fondue qui assure le rendement maximal en fibres. Le diamètre de I'orifice peut être compris entre 6,25 et 14,5 mm, suivant le procédé utilisé pour former les fibres et la taille de l'appa reil associé. L'élément 42, qui est avantageusement circulaire, peut avoir une configuration quelconque et diverses dimensions externes, correspondant à la configuration de la cavité 46. Lors de ltutilisation, on fond une matière réfractaire convenable dans le four 10 en faisant passer un courant dans les électrodes 14 de chauffage.Des électrodes auxiliaires 48 portées par un dispositif de support non représenté, pénè- trent dans la matière 16 de l'avant-corps 12 et permettent le chauffage de la matière fondue au voisinage de l'orifice 44 juste avant son passage par cet orifice. Un dispositif non représenté assure le réglage de lténergie fournie aux électrodes 48 et en conséquence le réglage de la température de la matière fondue juste avant qu'elle ne pénètre dans l'orifice 44, si bien que la matière fondue a, après son passage par l'orifice, une température convenant à la formation des fibres. La température minimale utilisée est de l'ordre de 1725OC et des températures pouvant atteindre 2100oC sont envisageables, suivant la taille de l'appareil et d'autres paramètres de fonctionnement. Dans l'appareil représenté, la matière fondue passe par l'orifice 44 et forme un courant 50 qui tombe verticalement par gravité juste devant une buse 52, sur le trajet d'un jet gazeux 54 fourni par la buse. Le trajet du courant de matière fondue est dévié de 90 par le jet, et le courant forme de nombreux globules ou de nombreuses gouttelettes étirées sous forme de fibres. L'invention concerne donc un élément rapporté comprenant un orifice assurant le réglage du débit de matière fondue. Comme la matière de ltélément rapporté ne buse pas aux températures nécessaires à la fusion de la matière minérale, on peut donner à l'orifice des dimensions précises assurant la formation optimale d'un courant de matière fondue et le rendement optimal en fibres. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. REVL.Nl)ICATIONrS 1. Appareil de production de fibres minérales, du type qui comprend un four de fusion ayant une sortie destinée au passage d'un courant continu de matière réfractaire fondue à température élevée, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un bloc à orifice, un dispositif de montage du bloc au-dessus de la sortie du four, le bloc comportant un passage situé en face de ladite sortie et comportant une extrérni- té d'entrée voisine de la matière fondue du four, le bloc comportant une cavité disposée autour de l'extrémité d'entrée, et un élément rapporté monté dans ladite cavité et comprenant un orifice disposé en face du passage et de ladite sortie du four et destiné à libérer la matière fondue du four, ledit élément rapporté étant en métal réfractaire dur, résistant à l'usure et stable aux températures dépassant ladite température élevée. 2. Appareil selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'élément rapporté est en tungstène, en molybdène ou en niobium. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le métal est le tungstène. 4. Appareil selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le passage du bloc à orifice s'évase vers -le bas. 5. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc à orifice est en matière réfractaire résistant à la matière minérale fondue. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bloc est en nitrure de bore ou en graphite.