Brevet FR2278645A1 — publié le 19760213

La présente invention concerne des bétons réfractaires alvéolaires, notamment pour la réalisation de revêtements isolants à la chaleur, ces revêtements pouvant etre projetés, damés ou coulés par toutes les techniques actuellement connues. De tels revetements sont particul$èrement appropriés à la protection intérieure de poches de coulée, de fours, etc... La découverte de ces bétons est particulièrement intéressante, car elle permet de diminuer le poids et le prix de revient des dispositifs comportant un revêtement constitué d'un tel béton. n sait que les récipients réfractaires connus comportent, d'une part, une enveloppe extérieure, par exemple métallique et, d'autre part, une couche réfractaire intérieurs, dite couche de travail. Entre cette couche de travail et l'enveloppe extérieure sont disposées, de plus, une, deux ou plusieurs autres couches réfractaires intermédiaires, dont les réfractarités décroissent de l'intérieur vers l'extérieur du récipient. Ainsi, la couche de travail est celle qui est la plus réfractaire, tandis que la couche qui la suit immédiatement est moins réfractaire qu'elle, mais plus réfractaire que la suivante, etc... la couche la moins réfractaire étant celle qui se trouve au contact de l'enveloppe extérieure. Un tel agencement de couches réfractaires successives présente un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, il est lourd et cher.Ensuite, au moins l'une dss couches est formée par une paroi de briques réfractaires assemblées dont la construction est longue et obligatoirement effectuée par un spécialiste, donc onéreuse. Enfin, lorsqu'une fissure apparait dans la couche de travail, à cause des réfractarités décroissantes des couches intermédiaires successives, celles-ci sont rapidement détériorées au point soit d'être traversées par la masse sn fusion traitée dans le récipient, ce qui rend ce dernier complètement hors d'usage, soit d'occasionner d'énormes pertes thermiques. Le béton réfractaire alvéolaire selon l'invention remédie à ces inconvénients. En effet, sa structure au lieu d'etre poreuse comme celle des revetements réfractaires isolants connus, comporte des cavités fermées qui lui communiquent d'excellentes propriétés d'isolation thermique et le rendent imperméable aux infiltrations des gaz chauds ou des masses en fusion. Selon l'invention, le procédé d'obtention d'un béton réfractaire alvéolaire est caractérisé en ce que l'on mélange aux composants habituels d'un béton réfractaire, des particules en une matière telle qu'elles disparaissent pratiquement complètement à une température au plus égale à 4000C, lors du traitement thermique de cuisson dudit béton après sa prise. De préférence, lesdites particules présentent le Forme de billes et elles sont constituées de polystyrène expansé. Avantageusement, les dimensions desdites particules (par exemple leur diamètre3 sont au plus égales à 6 mm, de préférence voisines de 1 mm, tandis que la quantité desdites particules est au plus égale à 60% du volume total des composants secs et de l'ordre de quelques pour cent en poids. En faisant varier les dimensions des particules et leur proportion, on peut ainsi obtenir aussi bien des bétons faiblement réfractaires d'une densité de 0,6, que des bétons super-réfractaires de densité 1,3. Dans le premier cas, les bétons seront à base d'alumine et, dans le second, à base de magnésie. Lesdites particules peuvent être incorporées à sec aux autres composants, après quoi on ajoute l'eau et l'on malaxe le mortier. On remarquera que les billes de polystyrène expansé n'étant pratiquement pas mouillables, n'absorbent pas d'eau du mortier. De plus, elles se répartissent facilement de façon homogène dans celui-ci. Avec le mortier ainsi obtenu, on construit, par coulage, projection, damage, etc... le dispositif désiré (par exemple un revêtement de poche de coulée ou de four) et on laisse durcir à l'air pendant quelques heures, par exemple vingt-quatre heures.Après ce durcissement, dû à la prise hydraulique, on soumet de façon connue le béton à un traitement thermique en élevant progressivement sa température de la température ambiante à la température maximale pour laquelle il est prévu, tout en respectant un palier de deux à trois heures au voisinage de 500 à 6000C. Dès que, au cours de ce traitement thermique, la température du béton atteint environ 100au, les billes de polystyrène s'affaissent, puis elles disparaissent en fondant et en émettant des vapeurs. Celles-ci s'échappent en passant par les interstices laissés libres par l'élimination par échauffement de l'eau de cristallisation du béton. il n'y a donc pas de bulles ou de boursouflures dues à l'échappement des vapeurs. On obtient ainsi un béton réfractaire dans la masse duquel sont réparties des cavités fermées, provenant de la disparition desdites billes de polystyrène. Dans le cas où un tel béton est utilisé pour former unc couche réfractaire intermédiaire pour récipient réfractaire ou four, la surface libre de cette couche intermédiaire est avantageusement recouverte, avant traitement thermique, d'une couche réfractaire de surface (ou de travail), avantageusement de même composition, mais ne comportant pas de particules susceptibles d'être éliminées par chauffage. On remarquera que l'on connalt déjà des bétons réfractaires, non pas alvéolaires mais allégés, comportant des agrégats réfractaires allégés tels que par exemple de l'argile expansé, de la chamotte isolante ou de l'alumine globulaire. Ces bétons réfractaires connus présentent l'inconvénient commun que leur densité et leur conductibilité thermique sont directement proportionnelles à leur réfractarité. En revanche, dans le béton selon l'invention, la conductibilité thermique et la densité sont indépendantes de la réfractarité elles ne dépendent que de la proportion de billes de polystyrène expansé. L'expérience a montré que pour une proportioa=ds billes de polystyrène expansé voisine de 1% en poids, la conductibilitfi du béton selon l'invention était sensiblement moitié de celle du même béton n'incorporant pas de billes. Par ailleurs, les bétons réfractaires allégés contenant de l'alumine globulaire présentent l'inconvénient particulier de ne pouvoir pratiquement pas être utilisés par projection. En effet, au cours de celle-ci, de nombreux globules d'alumine sont brisés, ce qui modifie considérablement les caractéristiques mécaniques et physiques du béton obtenu. Enfin, les bétons réfractaires à base d'argile expansé et de chamotte isolante présentent d'autres inconvénients dus au fait que ces agrégats absorbent une grande quantité d'eau au moment du gâchage du mortier. Aussi, au cours du séchage à l'air et du séchage thermique, on doit éliminer beaucoup d'eau, ce qui influe à la fois sur les conditions de séchage et sur les propriétés mécaniques du béton obtenu, notamment en abaissant sa résistance mécanique et sua capacité de flexion. Les exemples suivants permettent de bien comprendre l'invention. EXEMPLE I Dans une bétonnière, on forme un mélange à partir, d'une part, d'éléments secs comportant, en poids - 76,7 % de chamotte (de 40 à 42% d'alumine) - 17 % de ciment réfractaire aluminate de calcium) - 5 % d'argile - 1,3 % de billes de polystyrène expansé présentant un diamètre de 1 mm. Après malaxage destiné à homogénéiser le mélange, le produit obtenu est projeté (et humidifié au cours de sa projec dont, par l'intermédiaire d'un appareil connu, sur la paroi interne d'une enveloppe de récipient réfractaire afin de former un revêtement de celle-ci. Ce revêtement est laissé à l'air pendant vingt-quatre heures et il durcit du fait de la prise hydraulique du mortier. Ensuite, on élève progressivement la température dudit revêtement, par cuisson de façon connue , en marquant un palier de deux à six heures à 60DOC. Après ce traitement thermique, on obtient un revêtement de béton alvéolaire réfractaire résistant à une température permenante de 14000C. La densité de ce béton est alors de 0,6, 2 tandis que sa résistance à l'écrasement est de 100 kg/cm2. EXEMPLE Il - Les mêmes opérations que précédemment sont effectuées avec un mélange d'éléments secs comportant, en poids - 93,3 % d'alumine tabulaire - 3 % de ciment réfractaire (aluminate de calcium) - 3 % d'un liant chimique - 0,7 % de billes de polystyrène expansé présentant un diamètre de 1 mm. Le revêtement obtenu après séchage à l'air et traitement thermique résiste à une température permanente de 19000C. Sa densité est de 1,3, tandis que sa résistance à l'écrasement est 2 de 150 kg/cm Sur ce revêtement, on peut effectuer la projection d'une autre couche, dite de travail, comportant la même composition en poids de composants, exception faite des billes de polystyrène qui sont éliminées. On obtient alors un revêtement particulièrement résistant à l'usure des métaux en fusion. REVENDICATIONS 1.- Procédé d'obtention d'un béton réfractaire alvéolaire, caractérisé en ce que l'on mélange aux composants habituels d'un béton réfractaire des particules en une matière telle qu'elles disparaissent pratiquement complètement à une température au plus égale à 4000C pendant le traitement thermique dudit béton après sa prise. 2.- Procédé d'obtention d'un béton réfractaire alvéolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites particules présentent la forme de billes. 3.- Procédé d'obtention d'un béton réfractaire alvéolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules sont en polystyrène expansé. 4.- Procédé d'obtention d'un béton réfractaire alvéolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions desdites particules sont au plus égales à 6 mm. 5.- Procédé d'obtention d'un béton réfractaire alvéolaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dimensions desdites particules sont voisines de 1 mm. 6.- Procédé d'obtention d'un béton réfractaire alvéolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion desdites particules est au plus égale à 60% du volume total des composants secs. 7.- Procédé d'obtention d'un béton réfractaire alvéolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange des composants habituels du béton réfractaire et des particules s'effectue à sec. 6.- Béton réfractaire alvéolaire obtenu par la mise en oeuvre du procédé spécifié sous l'une des revendications 1 à 7. 9.- Dispositif comportant une enveloppe extérieure et une couche de travail réfractaire intérieure, caractérisé en ce qu'il comporte, entre l'enveloppe extérieure et la couche de travail, au moins une couche réfractaire intermédiaire compote du béton alvéolaire spécifié sous la revendication 8. 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que sa couche de travail présente la même composition que ladite couche intermédiaire, à l'exception desdites particules qui sont éliminées.