Brevet FR2207991A1 — publié le 19740621

La présente invention est relative aux briques réfractaires et, plus particulièrement, aux briques réfractaires de forme appropriée pour la réalisation du garnissage de la sole d'un haut fourneau, ainsi que le garnissage proprement dit exécuté au moyen desdites briques réfractaires. Jusqu'S présent, le garnissage de la sole d'un haut fourneau était réalisée grâce à la combinaison de briques réfractaires présentant diverses configurations afin d'empêcher tout phénomène de "remontée" des briques. Toutefois, les briques réfractaires propres à la technique antérieure se sont révélées jusqu'S présent totalement inaptes à satisfaire un tel objet. Parmi les procédés connus appliqués pour éviter le phénomène de remontée des briques, l'on peut citer les suivants 1) un procédé d'insertion de briques de calage b, ainsi qu'il est représenté sur la fig. 1, dans certaines parties du joint vertical de deux piles adjacentes de briques de carbone superposées, de manière à supprimer tout mouvement vertical des briques une fois posées; 2) un procédé de pose dans le sens radial de plusieurs briques de carbone monoblocs de forme allongée s'étendant depuis le centre du creuset jusqu'à l'enveloppe du haut fourneau, en maintenant la partie terminale de chaque brique venant porter contre ladite enveloppe au moyen d'une brique séparée;; 3) un procédé d'agencement au centre du creuset, ainsi qu'il est représenté sur la fig. 2, de briques disparates c dont les quatre côtés présentent une configuration trapézoldale, en disposant de façon intimement rapprochée autour de la brique centrale c plusieurs briques disparates de configuration conique d dont les côtés sont inclinés vers l'intérieur par rapport à l'axe vertical du haut fourneau suivant des angles allant progressivement en s'accroissant vers l'enveloppe, l'intervalle formé entre la dernière brique et l'enveloppe étant comblé avec une brique de blocage; 4) un procédé d'imbrication, ainsi qu'il est représenté sur la fig. 3, au moyen de plusieurs briques cannelées. L'usure de la sole d'un haut fourneau due au phénomène de remontée des briques réfractaires constituant le garnissage a pour origine le fait que le fer à l'état fondu est amené à s'insinuer dans tous les joints verticaux et horizontaux de certaines des briques réfractaires et que lorsque le mor tier constitutif des joints perd sa force de liaison les différen- tes densités s'établissant entre les briques réfractaires et le fer à l'état fondu donnent naissance au phénomène de remontée des briques réfractaires. Pour empêcher ladite remontée, il est par conséquent souhaitable que les briques réfractaires individuelles soient rigidement maintenues en place, non seulement par les briques disposées horizontalement tout autour mais également par les briques se situant directement au-dessus et au-dessous.Du point de vue de la fabrication et de la pose des briques réfractaires, il est en outre requis que leur forme soit des plus simples et qu'elles soient aptes à être retenues fermement en place. Le procédé propre à la technique antérieure utilisant des briques de calage et des briques de forme conique telles que décrites aux alinéas 1) et 3), respectivement, n'assure pas la liaison mécanique verticale des briques réfractaires et, en conséquence, a pour inconvénient le fait que. lorsque certaines briques du centre du creuset sont par exemple cassées ou même irrémédiablement perdues dans les cas extrêmes, les briques disposées autour des briques de calage ou des briques venant porter les unes contre les autres sur les côtés coniques risquent fort de remonter les unes après les autres.Le procédé utilisant plusieurs briques monoblocs de forme allongée telles que décrites dans l'alinéa 2) a pour inconvénient le fait que si elles devaient être utilisées dans un haut fourneau de grandes dimensions et de construction récente elles devraient être considérablement allongées, ce qui présenterait de grandes difficultées sur le plan de leur fabrication. Le procédé utilisant des briques dentées ou à redans telles que mentionnées à l'alinéa 4) est effectivement propre à empêcher la remontée des briques, du fait que les briques individuelles sont fermement reliées les unes aux autres grâce à l'imbrication des dents, mais ce procédé a pour handicap la forme compliquée des briques, ce qui rend leur fabrication et leur pose des plus difficiles. Les quatre procédés classiques susmentionnés sont applicables à la pose des briques de carbone de grandes dimensions, mais sont moins bien adaptés pour les briques silicoalumineuses de plus petites dimensions. La présente invention a en conséquence pour objet d'éliminer les inconvénients propres à la technique antérieure en ce qui concerne les briques réfractaires et le garnis sage de la sole d'un haut fourneau réalisé au moyen desdites briques, et ce grâce à la fourniture d'un nouveau type de briques réfractaires de forme simple, lesdites briques pouvant être librement sélectionnées dans un éventail dé matériaux et de dimensions beaucoup plus étendu que par le passé, étant fermement fixées en place après leur assemblage, et étant en outre aptes à être réalisées non seulement sous forme de briques de carbone de grandes dimensions mais également sous forme de briques en alumine ou en argile réfractaire, ainsi qu'un type nouveau de garnissage de la sole des hauts fourneaux réalisé au moyen des briques réfractaires susmentionnées, ledit garnissage de briques ne risquant pas de remonter par suite de l'interaction du fer à l'état fondu, et étant en outre parfaitement résistant à toute dilatation provoquée par la chaleur élevée qui est libéré par le haut fourneau. Pour remplir les conditions susmentionnées, les briques réfractaires conformes à la présente invention comportent des surfaces suspérieure et inférieure planes et parallèles ainsi que des surfaces en bout planes, cependant que leurs côtés longitudinaux sont évidés sous forme d'un triangle aplati, de façon que chaque brique soit divisée en deux moitiés dans le sens vertical, ledit évidement triangulaire s'étendant sur toute la longueur de la brique parallèlement à ses surfaces supérieure et inférieure. En outre, le garnissage de la sole d'un haut fourneau conforme à la présente invention est réalisé au moyen des briques réfractaires précitées qui sont posées les unes au-dessus des autres, de façon que les évidements triangulaires ménagés sur les deux côtés longitudinaux de chacune des briques constituant une pile s'imbriquent en queue d'aronde avec les parties supérieure et inférieure semiconvexes de chacune des deux briques suivantes dans le sens vertical, lesquelles sont incorporées dans celles formant les piles adjacentes vers l'avant et vers l'arrière. L'encastrement susmentionné en queue d'aronde entre les évidements triangulaires ménagés sur les deux côtés longitudinaux de chaque brique constituant une rangée avec les parties convexes de chaque paire de briques suivantes disposées dans le sens vertical des autres rangées de briques directement adjacentes, permet d'obtenir une liaison rigide de toutes les briques dans le sens vertical lorsqu'elles se trouvent superposées. La forme des briques réfractaires, conformément à la présente invention, leur permet d'être posées les unes sur les autres en nombre indéfini afin de former une pile ou rangée et de conférer n'importe quelle étendue aux rangées horizontales ainsi formées côte à côte. Lorsqu'une brique quelconque incorporée à la rangée supérieure de l'appareillage de briques se trouve soumise à une force de poussée, l'agencement susmentionné en queue d'aronde l'empêche de se détacher vers le haut.Au cas toutefois où ceci viendrait à se produire, les briques adjacentes disposées dans le sens horizontal ne se détachent pas successivement, du fait qu'elles se trouvent maintenues par les parties supérieures convexes ou coniques des autres briques appareillées se situant directement au-dessous de la brique détachée, maintenant de la sorte: la superposition rigide des briques individuelles. L'élargissement dans le sens horizontal ou vertical d'un appareillage de briques peut être effectué tout simplement en appariant les briques au moyen du système susmentionné en queue d'aronde selon un nombre supérieur de piles ou rangées. Même alors, l'ensemble de l'appareillage de briques oppose une forte résistance à toute force extérieure, comme par exemple une force de poussée. Le garnissage de la sole d'un t haut fourneau-conformément à la présente invention est réalisé au moyen de briques réfractaires rigidement encastrées ou imbriquées les unes dans les autres, ainsi qu'il a été mentionné précédemment. Comme énoncé ci-dessus, les briques réfractaires de la présente invention présentent une forme suffisamment simple pouren faciliter la fabrication comparativement à la technique antérieure, pouvant être en outre librement sélectionnées dans une gamme de matériaux et de dimensions beaucoup plus grande que par le passé. Le garnissage de la sole.d'un haut fourneau exécuté au moyen de briques réfractaires en queue d'aronde, conformément à la présente invention, procure une construction suffisamment rigide dans son ensemble que pour éliminer tout risque de remontée des briques en raison de l'action du fer à l'état fondu qui s'y infiltre et leur dilatation due à la chaleur élevée qui est libérée par le haut fourneau, éliminant en outre la nécessité de remplir de mortier les joints des briques à l'état assemblé. La présente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en référence au dessin ci-annexé , sur lequel les fig. 1 et 2 illustrent le mode de construc tion du garnissage de la sole d'un haut fourneau selon la technique antérieure; la fig. 3 illustre lks briques réfractaires dentées ou à redans habituellement utilisées pour la construction du garnissage de la sole d'un haut fourneau; la fig. 4A est une vue en élévation d'une brique réfractaire conforme à un mode de'réalisation de l'invention; la fig. 4B est une vue latérale de la brique réfractaire représentée sur la fig. 4A; la fig. 4C est une vue en plan de la brique réfractaire représentée sur la fig. 4A; la fig. 5 illustre la façon selon laquelle les briques réfractaires de la fig. 4 se trouvent appareilíées en queue d' aronde;; la fig. 6 est une vue en plan de plusieurs piles de briques disposées horizontalement et telles qu'appareillées selon qu'il est représenté sur la fig 5; la fig. 7 est une vue en plan de plusieurs piles de briques réfractaires telles que celles représentées sur la fig. 5, lesquelles sont agencées horizontalement suivant un mode d'agencement différent de celui représente sur la fig. 6; les fig. 8 et 9 sont respectivement des vues en coupe et en plan du garnissage de la sole d'un haut fourneau exécuté avec des briques réfractaires fabriquées selon le procédé de la présente invention; les fig. 10 à 15 représentent des briques réfrataires doflt les côtés longitudinaux sont évidés sous la forme de divers triangles aplatis, conformément à d'autres modes de réalisation de la présente invention. Une brique réfractaire conforme aux principes de la présente invention et telle que représentée sur la fig. 4 est réalisée, par exemple, avec du carbone, ses surfaces supérieure et inférieure 1 et 2 étant parallèles, cependant que ses deux surfaces en bout sont planes. Les deux côtés longitudinaux de la brique sont évidés sous forme d'un triangle aplati, lesdits évidements triangulaires s'étendant d'une surface terminale 4 à l'autre surface terminale 5. La hauteur A, la largeur B et la longueur C de la brique réfractaire, ainsi que la distance B' entre les sommets des deux évidements triangulaires et la profondeur B" de chaque évidement peuvent être adéquatement déter minées en fonction des conditions de fabrication des briques ou de leur pose pour la réalisation du garnissage de la sole d'un haut fourneau.En règle générale, plus la profondeur B" de l'évi- dement est grande par rapport à la largeur B de la brique et plus la fixation des briques s'en trouve raffermie. Pratiquement, toutefois, la profondeur B" de l'évidement ne doit pas présenter un rapport supérieur à 0,05 comparativement à la largeur B de la brique. On va maintenant passer à la description du procédé d'assemblage des briques réfractaires conformes à l'invention pour l'exécution du garnissage de la sole d'un haut fourneau. Plusieurs briques réfractaires présentant la configuration plus7 trée sur la fig. 4 sont posées sur le plan de la sole d'un haut fourneau en les encastrant suivant un agencement en queue d'aronde les unes au-dessus des autres, ainsi qu'il est illustré sur la fig. 5. Plus précisément, une pile est constituée, par exemple, par trois briques superposées, les piles adjacentes étant constituées de façon similaire par trois autres briques, à savoir deux briques entières et deux moitiés de briques disposées au-dessus et au-dessous desdites piles adjacentes, lesquelles sont toutefois superposées en étant décalées sur une moitié de la hauteur de la brique dans le sens vertical par rapport à celles de la première pile susmentionnée.Lesdites piles sont agencées côte à côte, tant dans le sens de la longueur que dans le sens de la largeur, sur le plan de la sole du haut fourneau. Le mode d'agencement décalé amène les évidements triangulaires sur les deux côtés longitudinaux de chacune des briques; incorporées dans une pile à s'encastrer en queue d'aronde avec les deux parties supérieure et inférieure de forme convexe ou conique 3a (-voir fig. 4) de chaque paire de briques suivantes disposées dans le sens vertical et qui sont incluses dans celles constituant les piles adjacentes avant et arrière. Dans le cas présent, les piles alternées sont surmontées chacune avec une demi brique, ainsi qu'on peut le voir sur la fig. 5. Le mode d'agencement décrit ci-dessus élimine tout déplacement vertical ou remontée des briques dans l'appareillage, ce qui implique une construction aussi rigide que si l'appareillage proprement dit constituait un ensemble monolithique. Alors que les briques réfractaires de la présente invention se trouvent superposées de la façon décrite ci-dessus, les piles respectives de briques sont disposées horizontalement côte à côte selon deux procédés fondamentalement différents, ainsi qu'il est illustré sur les fig. 6 et 7, lesquelles sont des vues en plan dudit mode d'agencement horizontal. Sur la fig. 6, les surfaces terminales en contact 4 et 5 des briques des piles formant les rangées alternées dans le sens de la longueur se trouvent décalées sur une moitié de la longueur de la pile dans le sens longitudinal par rapport aux piles formant les rangées adjacentes dans le sens de la longueur.Sur la fig. 7, les surfaces terminales en contact 4 et 5 des briques des piles formant les rangées alternées dans le sens transversal sont décalées sur une moitié de la largeur de la brique dans le sens transversal par rapport aux piles formant les rangées adjacentes disposées dans le sens transversal. Le mode d'agencement illustré sur la fig. 6 maintient les piles plus fermement en place que celui illustré sur la fig. 7. En référence aux fig. 5 et 6, les références 12, 14, 17 et 19 désignent les moitiés de briques supérieures des piles formant les rangées longitudinales, cependant que les références 12', 14', 17' et 19' désignent les briques entières disposées au-dessous. Dans le cas présent, une brique entière supérieure 18, par exemple, voit sa demie partie inférieure retenue par les parties convexes-supérieures de qu-atre briques 12', 14', 17' et 19' qui sont disposées directement au-dessous. De même, chacune desdites briques 12', 14', 17' et 19' voit sa moitie inférieure retenue par les parties convexes supérieures des quatre autres briques disposées directement au-dessous. Ce mode de liaison est progressivement éiargi vers le bas à travers les piles de briquets.En conséquence, même si la brique 18 est amenée à subir une force de poussée, les briques disposées au-dessous suivant une configuration pyramidale exercent collectivement une force de retenue sur ladite brique 18 afin d'empêcher sa remontée. I1 s'ensuit que toutes les briques entrant dans la construction du garnissage de la sole d'un haut fourneau forment conjointement un corps aussi rigide que si l'appareillage proprement dit était constitué par un ensemble monolithique. Supposons maintenant le cas extrême où-la brique 18 se trouve entièrement détachée. Même alors, les briques 12 et 14 adjacentes à ladite brique 18 se trouvent toujours fermement retenues par un groupe de briques 11 et 13 qui sont disposées directement au-dessous et d'un autre groupe de briques 13 et 15 qui sont également disposees au-dessous.Ceci s'applique aux briques 17 et 19 adjacentes à ladite brique 18. En conséquence, la perte de la brique 18 ne peut en aucun cas entraîner le descellement successif et, partant, à remontée des briques y adJacentes. On peut en conclure que le mode de construction décrit ci-dessus s'oppose éminemment à la remontée de n'importe quelle brique constitutive de ensemble Le mode d'agencement illustré sur la fig. 7 a également pour effet de supprimer tout risque de remontée des briques On va maintenant décrire, en référence aux fig. 8 et 9, le garnissage de la sole d'un haut fourneau construit, avec des briques réfractaires posées ainsi qu'il est illustré sur les fig. 5 et 6.Le garnissage est constitué par l'ensemble de l'appareillage de briques 10 dont le pourtour vient porter contre les briques de carbone allant en se rétrécissant vers l'intérieur 23 qui sont disposées sous forme annulaire parmi les briques disparates 21 et le pisé de carbone 22, l'ensemble de l'appareillage de briques 10 étant maintenu par lesdites briques de carbone coniques 23 disposées de façon annulaire ainsi que par les briques de carbone 24 du creuset allant en se rétrécissant vers l'intérieur, lesquelles sont montées sur lesdites briques coniques 23. La fig. 4 représente tout simplement à titre illustratif la forme d'une brique réfractaire conforme à la présente invention. I1 convient de remarquer que la présente invention est également applicable à l'utilisation de briques réfractaires présentant diverses formes, telles que celles illustrées sur les fig. 11 à 15. La fig. 10 constitue une répétition du modèle de brique réfractaire illustré sur la fig 4. Les conditions requises en ce qui concerne les formes types de briques réfractaires des fig 10 à 15 sont les suivantes Forme de Conditions re- Conditions re- Conditions requises III brigue quises I quises II fig. 10 MR=RQ=NO=OP fig. 11 MN = PQ = 90 MR=NO=RQ-OP fig. 12 MR=OE\RQ=NO fig. 13 MN // PQ j MR-OP fig. 14 KRMN MQP MQP C 90 Mrsin fig. 15 'oPQ MNgRC MN#ROMR=OP, RQ=NO Les briques réfractaires de la présente invention peuvent non seulement se voir conférer les formes types illustrées sur les fig. 10 à 15, mais également les formes ne répondant qu'aux conditions requises dans les colonres I et II. L'appareillage des briques présentant les formes de la der nière catégorie peut égaiement fournir un garnissage de sole pour un haut fourneau aussi rigide que celui construit avec des briques présentant les formes types répondant à toutes les conditions requises dans les colonnes I à III. REVENDICATIONS 1. Briques réfractaires caractérisées par le fait qu'elles comportent des surfaces supérieure et inférieure planes et parallèles et des surfaces terminales planes, ses deux côtés longitudinaux étant évidés sous forme d'un triangle aplati de manière à diviser la brique en deux moitiés dans le sens vertical, l'évidement triangulaire s'étendant sur toute la longueur de la brique parallèlement à ses surfaces supérieures et inférieure 2.Garnissage de sole de haut fourneau construit avec un appareillage de briques réfractaires telles que celles décrites dans la revendication 1, caractérisé par le fait que les évidements triangulaires sur les deux côtés longitudinaux des briques formant une pile s'encastrent en queue d'aronde avec les deux parties supérieure et inférieure convexes de chaque paire de briques suivantes disposées dans le sens vertical et qui sont in corporées dans les briques formant les piles adjacentes avant et arrière, les piles ainsi appareillées étant agencées tant dans le sens longitudinal que dans le sens transversal au-dessus du plan de la sole du haut fourneau. 3. Garnissage de sole de haut fourneau suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les surfaces terminales en contact des briques réfractaires des piles formant les rangées longitudinales alternées se trouvent décalées sur la moitié de la longueur de la pile dans le sens de la longueur par rapport aux briques des piles formant les rangées adjacentes dans le sens de la longueur. 4. Garnissage de sole de haut fourneau suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les surfaces terminales en contact des briques réfractaires des piles formant les rangées alternées dans le sens transversal sont décalées sur la moitié de la largeur de la brique dans le sens transversal par rapport aux briques des piles formant les rangées adjacentes dans le sens transversal.