Brevet FR2415279A1 — publié le 19790817

La présente invention est relative à un gar paroi et notamment nissage réfractaire pour/sole de four, utilisable en particulier pour des soles mobiles ou des planchers de wagonnets de four. Les garnissages réfractaires de soles de fours, et en particulier ceux des wagonnets ou sole mobile de fours, sont soumis à des contraintes thermiques et mécaniques qui provoquent en général leur détérioration rapide. Les contraintes mécaniques sont causées par les produits à traiter dans le four, chocs au chargement, pression sur le réfractaire pendant le traitement à haute température. Elles peuvent provoquer la rupture des dalles réfractaires composant le garnissage, avec comme conséquence leur déplacement ettpeu à peu,la dislocation de 11 ensemble. Les contraintes thermiques sont dues aux changements de dimension des briques réfractaires provoquées par les variations de température. En effet, à chaque élévation de tempé rature,les réfractaires se dilatent et,à chaque refroidissement, ils se contractent. Ces changements continuels de dimensions provoquent des tensions dans le garnissage réfractaire et peuvent amener un déplacement des briques les unes par rapport aux autres, d'où à la longue , une dislocation de l'ensemble. Elles peuvent également provoquer des ruptures des dalles par fatigue ou choc thermique. Pour éviter la dislocation, les différentes pièces réfractaires constituant le garnissage sont en général liées entre elles à l'aide de coulis ou de ciment. Cette liaison n empêche pas une détérioration rapide. Bien au contraireJcette détérioration est accélérée par le fait que lVon rend solidaires entre elles des pièces qui ont des dilatations différentes - les réfractaires de la partie supérieure du wagonnet qui sont portés à haute température et se dilatent etse contractent beaucoup, - ceux de la partie inférieure qui restent à une température voisine de l'ambiance et dont les dimensions varient peu. La liaison de ces pièces entre elles amène obligatoirement des tensions qui provoquent des ruptures et des dislocations. La présente invention a pour objet un garnissage réfractaire dont la dislocation est empechée, et qui, de ce fait, présente une durée de vie considérablement accrue. Un garnissage selon l'invention est constitué de briques de petites dimensions, montées à sec sans aucun produit de jointoiement, avec un joint libre entre chaque brique. se Le montage à sec permet à chaque brique de se dilater et/contracter sur elle-meme sans transmettre d'effort de contrainte à l'en- semble du garnissage. La liaison entre les différentes briques du garnissage est assurée par un système d'évidements et de bossages. Plus précisément, chaque brique présente sur sa face supérieure un certain nombre de bossages identiques, et,en correspondance sur sa face inférieure, un certain nombre d'évidements, chaque évidement étant sur la meme verticale qu'un bossage. La taille et la forme de chaque évidement sont telles qu'un bossage d'une brique d'une couche inférieure d'un évidement peut y pénétrer facilement compte-tenu des tolérances de fabrication. Le nombre et la disposition des bossages et des évidements doivent etre choisis en fonction du problème posé, c > est-à-dire, en particulier, le type de four, son utilisation et le matériau réfractaire utilisé. Ce point sera exposé de façon plus détaillée en s'aidant des figures jointes, dans lesquelles Fig. la et lb sont des schémas en plan et en coupe correspondant à un premier type de garnissage selon 1 'in- vention. Fig. 2a et 2b sont des schémas en plan et en coupe correspondant à un second type de garnissage selon l'invent ion. Fig. 3a et 3b sont des vues en plan et en coupe d'une brique d'un garnissage selon l'invention, décrit à titre d'exemple non limitatif. Si chaque brique ne comporte qu'un bossage et qu' un évidement, elle ne pourra etre solidaire que d'une autre brique placée sur elle et dtune brique placée sous elle, si bien que l'ensemble manquera de stabilité et de cohésion. I1 est théoriquement possible, avec de telles briquesJde s'opposer à ce que les joints entre briques ne soient superposés d'une couche à 1' autre, créant ainsi des fentes pénétrant profondément dans l'é- paisseur du garnissage : il suffit de prévoir des bossages et évidementsHexcentrés, et de mettre dans chaque couche les briques décalées de celles de la couche sous-jacente d'un angle convenable, par exemple 900 dans le cas de briques rectangulaires.Cependant, au cas où une brique secasserait,ilpeut en résulter une dégradation rapide de tout le garnissage. I1 est donc plus avantageux de prévqir au moins quatre bossages et quatre évidements sur chaque brique. La disposition des bossages par rapport à leurs voisins et par rapport aux bords de la brique est calculée pour que les bossages d'une brique puissent pénétrer dans les évidements de quatre briques différentes de la couche supérieure. Ainsi,dans le garnissage, chaque brique est reliée aux briques voisines de sa couche par l'intermédiaire des briques des couches situées immédiatement au-dessus et au-dessous d'elle. Les figures la et lb illustrent schématiquement cette disposition. On voit que les briques 11, 12, 13, 14 d'une couche 1 reposent sur les briques 21 à 24 d'une couche 2, des bossages 4 assurant la liaison entre les briques. De la même façon, les briques de la couche 2 reposent sur celles de la couche 3 qui lui est sous-jacente. Les briques des couches 1 et 3 sont donc en exacte superposition. Sur les figures ,on a donné aux briques une forme carrée, mais il est évident que d'autres formes, et notamment une forme rectangulaire, sont possibles. Une telle disposition convient pour des soles ayant à supporter des conditions de travail relativement douces; toutefois,elle peut présenter deux inconvénients. D'une part, aux points tel que A,qui correspondent à l'intersection de deux plans de joints dans deux couches superposées, il existe un vide continu qui traverse toute l'épaisseur du garnissage et peut se remplir à la longue de poussières et de déchets divers, jusqu'à entraver le libre jeu des briques entre elles, ou, au contraire, s'élargir jusqu'à former une cheminée verticale. Dans les deux cas, la longévité du garnissage peut être réduite. D'autre part, si une brique se casse dans un plan médian, comme représenté en C, il s'établit un passage direct sur trois épaisseurs de briques, puisque les couches de même parité sont superposées. Ces inconvénients peuvent être évités si les bossages, sur chaque brique,sont disposés sur au moins trois lignes parallèles, et sont au nombre d'au moins trois sur chaque ligne. Les figures 2a et 2b illustrent en théorie une telle disposition. On constate aisément que, d'une part, la formation de "cheminée" est exclue, car l'intersection A de deux plans de joint n'affecte pas plus de deux couches successives et que, d'autre part, une cassure C au droit d'un joint dans la couche adjacente au-dessus ou au-dessous ne crée une liaison directe qu'à travers deux couches. Dans cette disposition, les couches n, n+ 3, n + 6 etc... sont seules en exacte superposition. I1 est évidemment possible de prévoir un plus grand nombre de bossages, de façon, par exemple, que seules les couches n, n + 4, n + 8, ou n, n + 5, n + lO,soient en superposition, mais il n'est pas certain que la complication qui en résulte pour la fabrication des bri ques et leur mise en oeuvre soit compensée par des avantages suffisants au point de vue de la durée de vie du garnissage. Dans ces schémas 2a et 2b, on a supposé que les bossages et évidements 4 étaient répartis de façon régulière sur les faces de briques carrées. En fait, il est généralement plus avantageux d'utiliser des briques rectangulaires et des bossages disposés en quinconce, comme indiqué sur la figure 3b. En effet, une telle disposition permet d'augmenter le nombre des bossages par unité de surface, tout en maintenant une distance suffisante entre ceux-ci. Des bossages et évidements trop rapprochés peuvent en effet être cause de ruptures, soit lors de la cuisson des briques, soit pendant leur utilisation. Sur la figure 3a,on a placé les bossages de telle façon que la droite joignant un bossage 42 de la ligne médianeàun bossage voisin d'une ligne extérieure fasse un angle de 45" avec ces lignes, mais un autre angle est possible, par exemple 60 , pour lequel chaque bossage de la ligne médiane est équidistant de ses six voisins. Bien entendu, la position des bords de la brique par rapport aux bossages doit être calculée de façon à permettre la mise en place des couches superposées avec le décalage prévu. On a dit plus haut que les évidements d'une brique devraient être d'une taille suffisante pour recevoir les bos sages des briques placées immédiatement sous-elles. I1 faut observer qu'en plus, la différence entre le diamètre d'un bossage, supposé circulaire, et celui d'un évidement, doit être calculée pour permettre le libre jeu des différences de dilatation entre couches successives. Si l'on appelle d la différence de diamètre entre bossage et évidement, et e l'écart entre les axes des bossages les plus espacés qui sont destinés à coopérer avec les évidements de la même brique, on doit avoir d au moins égal à la valeur donnée par la formule d = e. c (T1-T2),ou' T1 et T2 désignent les températures les plus écartées que peuvent prendre deux briques appartenant à deux couches superposées, et c le coefficient de dilatation du matériau des briques dans le domaine des températures T1 et T2. Au cas où on utiliserait des bossages non circulaires, par exemple carrés, 4 désignerait la différence entre la plus grande dimension transversale de l'évidement et la dimension correspondante du bossage. En pratique,l > écart e est toujours inférieur à l'écart maximal entre bossages d'une même brique; il ne lui serait égal que si les briques étaient destinées à être exactement superposées, ce qui n'est pas favorable comme on l'a vu plus haut. Les parois latérales des bossages et des évidements, comme indiqué sur la figure 3b, présentent une inclinaison sur l'horizontale. Cette inclinaison correspond aux nécessités de la mise en forme par moulage; elle doit toujours être assez forte pour s'opposer à ce qu'une brique monte sur les bossages de la brique placée sous elle sous l'effet de contraintes thermiques ou mécaniques car cela entrainerait la dislocation du garnissage. De même, la hauteur des bossages doit être suffisante pour éviter cet inconvénient. Sur les figures,on a représenté des bossages de forme circulaire.Cette forme est la plus avantageuse en ce qui concerne notamment le prix de revient,mais il est entendu que l'invention ne lui est pas limitée et que d'autres formes,par exemple carrée,peuvent être utilisées dans des cas particuliers. Quoique l'invention soit décrite en se référant plus particulièrement à une sole de four, les briques de ce type peuvent aussi être avantageusement utilisées dans des voutes ou murs de fours,notamment intermittent ou à feu tournant, en prévoyant des moyens d'ancrage convenable pour une partie des briques. C'est dans de tels cas, plus particulièrement,que des bossages non circulaires peuvent être éventuellement utilisés. REVENDICATIONS paroi et notamment 1. Garnissage réfractaire pour/sole de four, notamment pour sole mobile ou plancher de wagonnet de four, formé d'un empilement de briques disposées en couches superposées de telle façon que les joints entre briques soient dans des plans différents d'une couche à l'autre, caractérisé en ce que l'empile- ment est réalisé à joints libres et sans produit de jointoiement, en ce que chaque brique porte,à sa partie supérieure, au moins quatre bossages identiques, et, à sa partie inférieure, un nombre égal d'évidements disposés sur la même verticale que les bossages, la taille et la forme desdits évidement et bossages étant telles qu'un bossage d'une brique peut pénétrer dans l'évidement d'une brique placée au-dessus de lui, et en ceque la disposition des bossages par rapport à leurs voisins et par rapport aux bords de la brique est calculée pour que les bossages d'une brique puissent pénétrer dans les évidements de quatre briques différentes de la couche supérieure. 2. Garnissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bossages d'une brique sont disposés sur au moins trois lignes parallèles,à raison d'au moins trois bossages par ligne, en ce que l'écart entre le diamètre ou la plus grande dimension transversale de l'évidement et la dimension correspondante du bossage est au moins égal à la valeur donnée par la formule d = e.c (T1 - T2) où g désigne le plus grand espacement entre bossages destinés à coopérer avec les évidements d'une même brique T1 et T2 les températures les plus écartées que peuvent subir deux briques superposées et c le coefficient de dilatation de la matière des briques dans la zone de T1 et T21 et en ce que l'empilement est réalisé de façon que, dans trois couches consécutives, les plans de joints entre briques sont différents. 3. Garnissage selon la revendication 2, caractérisé en ce que, sur chaque brique, les bossages, au nombre de 9, sont disposés en quinconce sur trois lignes parallèles. 4. Garnissage selon l'une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que les bossages sont circulaires.