Brevet FR2254535A1 — publié le 19750711

La présente invention est relative à une brique réfractaire qui renferme du carbure de silicium et est utilisable pour l'édification et le revêtement de fours à coke. Parmi les substances réfractaires usuelles, c' est le carbure de silicium qui présente la plus grande conductivité thermique. I1 n'est par suite pas étonnant que dans le passé les propostions n'aient pas manqué préconisant d'utiliser le carbure de silicium pour l'édification et le revêtement des fours à coke. On attache une importance toute particulière dans la construction des fours à coke à l'utilisation de briques au carbure de silicium, car elle permet sans mesures particulières de satisfaire à l'exigence récemment posée d'un rendement accru des fours à coke. Lorsqu'on utilise les briques en chamotte et en silice généralement usuelles jusqu'à présent dans la construction des fours à coke, on ne peut par contre satisfaire à l'exigence d'un rendement accru des fours à coke qu'en portant la température des carneaux de chauffage au-dessus d'un domaine de température de 1200 à 14000C ou en réduisant l'épaisseur de paroi desdits carneaux de chauffage. Les deux mesures ne sont toutefois pas exemptes d'inconvénientsl La réduction de l'épaisseur de paroi des carneaux de chauffage entraine notamment en soi une certaine diminution de la stabilité desdits carne aux. Le fait de porter au-delà de 140000 la température des carneaux de chauffage constitue, par suite du rayonnement accru de chaleur, une difficulté complémentaire pour la conduite du four à coke. Bien que cet état de choses soit déjà connu des milieux techniques intéressés, des briques en carbure de silicium pur ou à haute teneur en carbure de silicium n'ont pas encore pu s'implanter dans la construction des fours à coke. La raison en est que des briques de ce genre présentent uné grande sensibilité à l'oxydation. Dans ce cas, le silicium est oxydé en SiO2 et le carbonenen C02 Fréquemment, les briques éclatent aussi à cause de la cristobalite qui 'se forme lors de l'oxydation. Dans une atmosphère renfermant de la vapeur d'eau, c'est à des température de 100000 environ que les briques en carbure de silicium sont le moins stables. En partant de cette connaissance, on a déjà récemment proposé d'utiliser pour le but indiqué des briques en silice, en chamotte et en sillimanite renfermant une addition de carbure de silicium de 10 à 45 % en poids. Bien que ces briques présentent naturellement, vis-à-vis des briques faites uniquement de silice, de chamotte et de sillimanite, une conductivité thermique améliorée, leurs propriétés ne sont pas encore en tous points satisfaisantes. L'invention a en conséquence'pour objet la réalisation d'une brique réfractaire renfermant du carbure de silicium qui soit utilisable pour édifier et revêtir des fours à coke , ladite brique présentant de meilleures propriétés que les briques connues de ce genre. La brique conforme à I'inventio9 est caractérisée par le fait qu'elle renferme de 30 à 90 %' en poids de carbure de silicium, ainsi que 10' à 70 % en poids de corindon. Aussi bien vis-à-visdes briques tout en silice, en chamotte et en sillimanite que vis-à-vis des briques de ce genre renfermant'une addition de carbure de silicium, la bri'que conforme à l'invention offre des avantages. A l'exception d'une faible addition d'argile qui est éventuellement nécessaire et qui fait fonction de liant, la brique conforme ,à l'invention n'est constituée que par du carbure de siliarm et par du corindon. les deux composants peuvent alors être échangés l'un pour l'autre dans un domaine relativement large. Ils sont tous deux très durs et très résistants à l'abrasion. En outre, ils possèdent une bonne stabilité en atmosphère réductrice, ainsi que vis-à-vis des composants alcalins et des composants de cendre, tout en pouvant simultanément supporter une température-élevées Vis-à-vis des briques siliceuses, la brique conforme à l'invention se caractérise par le fait que sa'dilatation thermique dans le domaine des basses températures netpréssente pas d'à-coups, mais a une allure continue. Etant donné que dans ce cas 'également, la conductivité thermique du corindon est supérieure à celle de la silice, de la chamotte et de la sillimanite,' il en résulte pour la brique conforme à l'invention une conductivité thermique qui est améliorée vis-à-vis de celle des briques renfermant cestrois matériaux comme constituants principaux.A cela s'ajoute encore la stabilité élevée du corindon. En liaison avec la conductivité thermique améliorée, la brique conforme à l'invention permet d'avoir des températures nettement plus élevées des carneaux de chauffage ou, la température de ceux-ci étant la même ou étant plus faible, de fournir davantage de chaleur du côté coke. En comparaison d'une brique siliceuse normale, une brique -en corindon pur, sans addition de carbure de silicium, présenterait déjà une conductivité thermique environ quadruple. Si la brique conforme à l'invention renferme par contre, à ôté du corindon, environ 50 % en poids de carbure de silicium, il y a alors lieu déjà due compter sur une valeur septuple à octuple de la conductivité thermique. Etant donné que la température de 17000C environ à laquelle la brique peut être chauffée est très élevée et que la stabilité chimique et la résistance mécanique sont également très grandes, on peut avec la brique conforme à l'invention, qui peut d'une manière connue én soi être réalisée sous la forme de panneresse ou de boutisse, réaliser les parois nettement plus minces que ce n'était le cas avec les briques connues. Cela signifie que l'on peut, malgré un prix'un peu plus élevé de la brique, par rapport à l'unité de poids, améliorer le prix'de revient lors due l'édificátion et du revêtement du four à coke,. La proportion de corindon et la fraction de carbure de silicium dans la brique conforme à l'invention peuvent présenter une composition granulométrique variable. le domaine préféré pour'la granulométrie se situe dans ce cas entre 3 mm et' moins de O,5 mm Il faut toutefois considérer que la fraction de poudre fine de la brique est exclusivement constituée par du corindon.Par poudre fine, on doit entendre une fraction de grain d'une granulométrie inférieure à 0,5 mm et renfermant plus de 50 % en poids de fraction d'uné grosseur de grain inférieure à 0,06 mm. Póur fabriquer la brique conforme à l'invention, on peut aussi bien utiliser du corindon fondu et aggloméré usuel dans le commerce que ce que l'on appelle également2e l'alumine. Comme liant, on peut ajouter éventuellement de l'argile à la masse à faire les briques, dans une quantité atteignant au maximum 5 % en poids. La brique conforme à l'invention peut, par exemple, être préparée comme suit On fabrique par moulage des panneresses et dés boutisses à partir d'une masse de départ de la composition suivante: 30 Vo en poids de carbure de silicium, d'une grosseur de grain de 1 à 3 mm, 25 % en poids de corindon, d'une grosseur de grain de 1 à 3 mm, 10 % en poids de corindon, d'une grosseur de grain de zéro à 0,5 mmS 30 % en poids de corindon; sous forme de poudre fine 5 % en poids 'd'argile. Après le moulage, on sèche les briques et les cuit pendant 6 heures à une température de 1450 à 1600 C. les briques ainsi réalisées possèdent les propriétés suivantes : densité brute : 2,5 g/cm3 résistance à la compression à froid 50 N/m résistance au feu sous pression : 16000C conductivité thermique : 5 W/m. 0K Sur la base de leurs propriétés, les briques conviennent remarquablement pour l'édification et le revêtement de fours à coke. I1 est évident que c'éla est naturellement,valable aussi pour d'autres fours à revêtement dans lesquels règnent des conditions de fonctionnement largement semblables-à ceiles des fours à coke. REVENDICATIONS 1. Brique réfractaire renfermant du carbure de silicium, utilisable pour l'édification et le revêtement de fours à coke, caractérisée par le fait qu'elle renferme de 30 à 90 % en poids de carbure de silicium, ainsi que 10 à 70 Vo en poids de corindon. 2. Brique réfractaire suivant la revendication 1, caractérise par le fait que la fraction de poudre fine entrant dans sa composition'est exclusivement constituée par du corindon. 3. Brique réfractaire suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait qu'elle renferme encore complémentairement, en tant que liant, jusqu'à 5 % en poids au maximum d'argile.