Brevet FR2180541A1 — publié le 19731130

ta présente invention concerne les matériaux de construction et, plus précisément, les matériaux réfractaires destinés au garnissage des fours métallurgiques, des fours de traitements thermiques et des cubilots à gaz fonctionnant à des températures de 18000 à 20000C. On connatt déjà des matériaux réfractaires préparés à base d'argile, de chamotte, de sable, de graphite et dont la composition pondérale est la suivante (): Si02 55 à 46; C 20 à 50; au205 12 à 30; MgO 0,1 à 0,5; FeO 0,2 à 1,5; TiO2 0,1 à 1,2. L'inconvénient essentiel des matériaux réfractaires connus est que sous l'action des hautes températures ils se fissurent et se séparent de la surface à garnir. Cette séparation s'explique par le fait que le matériau réfractaire et la surface à garnir ont des coefficients de dilatation thermique différents. En outre, ce matériau réfractaire peu résistant aux milieux oxydants ne peut etre utilise. On sait que la fusion des métaux s'accompagne de la -formation d'oxydes de fer et de manganèse qui exercent une action nuisible sur le matériau réfractaire de composition précitée et entraînent leur désintégration. Ces inconvénients réduisent sensiblement la durée de service de la couche monolithe formée par le matériau réfractaire. On connais d'autre part des matériaux réfractaires contenant de la chamotte et un liant phosphaté. On utilise en tant que liant phosphaté l'acide orthophosphorique (HDP04). L'inconvénient de tels matériaux réfractaires est qu'ils ne supportent pas des températures supérieures à 16500C, aussi le domaine d'utilisation de ces matériaux est-il très limité. Ils ne peuvent pas être utilisés notamment pour le garnissage des fours fonctionnant à des températures de 18000 à 20000e. te but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients précités. On s'est donc proposé de trouver une formulation qualitative et quantative aussi avantageuse que possible des constituants du matériau réfractaire. On est parvenu à résoudre ce problème grâce à un matériau réfractaire comprenant de alumine (Al203), de la silice (sie2), de l'oxyde de fer II (FeO), de l'oxyde de titane (TiO2), la magnésie (MgO) ainsi que du carbone, et caractérisé suivant l'invention en ce qu'il contient en outre de l'acide borique (H3B03). Plus concrètement, lesdits constituants sont introduits dans les proportions pondérales suivantes (%): alumine (Al2O3) 34,2 à 41,2; silice (SiO2) 21,7 à 26,3; oxyde de fer (II) (FeO) 0,5 à 1,5; oxyde de titane (TiO2) 0,2 à 5,6; magnésie (MgO) 0,4 à 5,0; carbone (C) 25 à 33,4; acide borique (H3BO) 2 à 4. Lgun des avantages du matériau réfractaire proposé,susceptible de former un garnissage monolithe, réside dans le fait qu'il ne se désintègre pas et ne se fissure pas sous l'action chimique qu'exercent sur lui les oxydes de fer et de manganèse, ou bien sous l'effet des hautes températures, car une croûte hautement réfractaire et thermostable se forme à la surface du garnissage. Dans ce qui suit est décrit un mode non limitatif de réalisation de l'invention. On obtient le matériau réfractaire suivant l'invention par un procédé ordinaire qui comprend les opérations suivantes: préparation de la charge, obtention d'une pâte de moulage par addition d'eau, application de la pâte obtenue sur la surface à garnir et maintien subséquent de ce garnissage pendant un laps de temps suffisant pour en assurer le durcissement. On prépare la charge à partir des constituants suivants: Brique alumineuse cassée, à teneur en alumine au moins égale à 62fo et donnant une refus sur tamis à ouvertures de: 2 mm de diamètre ........ 2,5 à 7; 0,5 mm de diamètre ........30 à 36%; Mortier alumineux plastifié finement broyé, à teneur en alumine au moins égale à 62% ........ 17f5 à 21%; Matière carbonée ........ 28 à 38%; Argile réfractaire donnant un refus sur tamis à ouvertures de: 1 mm de diamètre ........0,4 à 0,5%; 0,074 mm de diamètre 7,6 à 9,5%; Acide borique ........2 2 à 4 %. On emploie en tant que matière carbonée du graphite, du coke ou du charbon broyé. On obtient à base de cette charge une pâte réfractaire de composition pondérale suivante (%): alumine (Al2O3) 54,2 à 41,2; silice (SiO2) 26,3 à 21,7; oxyde de fer (II) (FeO) 0,5 à 1,5; oxyde de titane (TiO2) 0,2 à 5,6; magnésie MgO O,4à à 3,0; carbone (C) 33,4 à 25,0; acide borique (H3BO3) 2,0 à 4,0. Les chiffres concrets relatifs à la composition de la charge dépendent de la composition désirée et de la qualité du matériau réfractaire que l'on cherche à obtenir. Dans ce qui suit sont décrits des exemples concrets mais non limitatifs de compositions de matériaux réfractaires et de préparation de la charge. EXEMPLE 1. Composition pondérale de la charge (%): brique alumineuse cassée, à teneur en alumine au moins égale à 62% donnant un refus sur tamis à ouvertures de: 2 mm de diamètre ........ 2,6% 0,5 mm de diamètre ........31,2% Mortier alumineux plastifié, finement broyé, à teneur en alumine au moins égale à 62% .... 18,2 matière carbonée (graphite) 56 Argile réfractaire, donnant un refus sur tamis à ouvertures de: 1 mm de diamètre 0,5%0 0,074 mm de diamètre ...... 9,0% Acide borique - 2,5 On a obtenu à partir de cette charge un matériau de composition pondérale suivante (%):: alumine (Al2O3) 36,0 silice (SiO2) 23,2 oxyde de fer (II) (FeO) 0,6 oxyde de titane (TiO2) 4,2 magnésie (MgO) 1,8 carbone (C) 31,7 ; acide borique (115BO5) 2,5 te matériau réfractaire obtenu est caractérisé par les propriétés suivantes: résistance pyrosmétrique ...... 2000 C résistance aux variations de température ... 50 cycles (alternances) charge de rupture à la compression ...... 250 Kgf/cm2 EXEMPLE 2. Composition pondérale de la charge (%): Brique alumineuse cassée à teneur en alumine au moins égale à 62%, donnant un refus sur tamis à ouvertures de: 2 mm de diamètre 2,9% 0,5 mm de diamètre ...... 37,7% Mortier alumineux plastifié finement broyé à teneur en alumine au moins égale à 62% ..... 20,3% Matière carbonée (graphite) 30,0% Argile réfractaire donnant un refus sur tamis à ouvertures de 1 mm de diamètre 0,4% 0,074 mm de diamètre 8,1% Acide borique 5,5%. On a obtenu à base de cette charge un matériau de composition pondérale suivante (%) : alumine (Al2O3) ............ 39,3 silice (SiO2) ............ 24,9 oxyde de fer (II) (FeO) ... 0,5 oxyde de titane (TiO2) ............ 4,0 oxyde de magnésium (MgO) .... 0. s 1,4 carbone (C) .0 26,4 acide borique (H3BO3) ............ 3,5 Le matériau réfractaire obtenu est caractérisé par les propriétés suivantes: résistance pyrosmétrique ........... 1900 C ; résistance aux variations de températures 25 cycles (alternances) charge de rupture à la compression ......... 350 kgf/cm2. EXEMPLE 3. Composition pondérale de la charge: Brique alumineuse cassée à teneur en alumine au moins égale à 62%, donnant un refus sur tamis à orifices de 2 mm de diamètre ........... 2,8% 0,5 mm de diamètre ........... 32,9%. Mortier alumineux plastifié finement broyé, à teneur en alumine au moins égale à 62% ........... 19,5% Matière carbonée (graphite) ........... 33% Argile réfractaire donnant un refus sur tamis à orifices de 1 mm de diamètre ........... 0,5% 0,074 mm de diamètre ........... 8,5% Acide borique ........... 3%. On a obtenu à partir de cette charge un matériau de composition pondérale suivante, (%) alumine (Al2O3) ........... 37,7 ; silice (SiO2) ........... 25,0 ; oxyde de fer (II) (FeO) ........... 0,7 ; oxyde de titane (TiO2) ........... 3,1 ; magnésie (MgO) ........... 1,5 ; carbone (C) ........... 29,0 ; acide borique (H3BO3) ........... 3. te matériau réfractaire obtenu est caractérisé par les propriétés suivantes résistance pyrosmétrique 0 195 C résistance aux variations de température .... 25 cycles (alternances) charge de rupture à la compression .......... 275 kgf/cm2. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Bn particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S t.- Matériau réfractaire contenant de l'alumine de la silice SiO2, de l'oxyde de fer (II) FeO, de l'oxyde de titane TiO2,de la magnésie MgO, ainsi que du carbone, caractérisé en ce qu'il contient en outre de l'acide borique H3BO3. 2.- Matériau réfractaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ses constituants sont introduits dans les proportions pondérales suivantes (%): alumine (Al2O3) 34,2 à 41,2 silice (SiO2) 21,7 à 26,3 oxyde de fer (II) (FeO) 0,5 à 1,5 oxyde de titane (TiO2) 0,2 à 5,6 magnésie (MgO) 0,4 à 3,0 carbone (C) 25 à 35,4 acide borique (H3B03) 2 à 4.