Brevet FR2524462A1 — publié le 19831007

L'invention concerne une matière à projeter à la flamme, en particulier une matière servant à réparer par projection à la flamme toute partie endommagée d'un four tel qu'un four à coke, etc dans lequel on exécute un certain nombre de cycles de chauffage et de refroidissement. Depuis peu de temps, on effectue la réparation des fours à coke par projection à la flamme et des résul- tats remarquables ont été obtenus en ce qui concerne le temps de réparation, l'adhérence de la partie réparée, la durabilité, etc Il est connu d'employer une matière à projeter à la flamme comprenant environ 70 % de Si O 2 et ayant une réfractarité de 1100 à 1280 C. On double les fours à coke avec des briques de silice ayant un coefficient de dilatation thermique qui augmente rapidement entre 300 et 500 C et n'augmente plus notablement à des températures supérieures à 500 C Pour cette raison, les briques de silice ont une très grande ré- sistance à l'écaillement thermique lorsqu'on les utilise à des températures supérieures à 500 C Toutefois si l'on répare les briques de silice, une fois endommagées, avec une matière à projeter à la flamme comprenant environ 70 % en poids de Si O 2, on ne peut pas obtenir actuellement une endurance suffisante, étant donné que le revêtement projeté à la flamme se décolle par suite des différences de compor- tement à la dilatation thermique entre les briques à base de silice et le revêtement projeté à la flamme, qui causent entre eux une contrainte thermique notable étant donné que le revêtement projeté à la flamme, contrairement aux briques de silice, subit une dilatation thermique linéaire jusqu'à environ 1000 ' C. En conséquence, le but de l'invention est de four- nir une matière à projeter à la flamme qui ait une excel- lente résistance à l'écaillement thermique en vertu de sa très faible dilatation thermique tout en ayant un comporte- ment à la dilatation thermique similaire à celui des bri- ques de silice. De façon large, la matière à projeter à la flamme selon l'invention comprend essentiellement soit 85 à 98 % en poids de Si O 2 et 2 à 15 % er noids de Ca O, soit 85 à 98 % en poids de Si O 2, 2 à 15 % de C- en poids de Li 20. Dans un mode de réalisation préféré, la matière à projeter à la flamme constitue un mélange pulvérulent ayant une grosseur de particules qui ne dépasse pas 0,5 mm et com- prenant essentiellement 85 à 98 % en poids de Si O 2, 2 à 15 % en poids de Ca O ou 85 à 98 % en poids de Si O 2, 2 à 15 % en poids de Ca O, 0,05 à 1,0 % en poids de Li 20, le reste ne dé- passant pas dans un cas comme dans l'autre 5 % en poids d'im- puretés accidentelles, cette matière à projeter à la flamme étant collée aux parois d'un four tout en passant à un état semi-fondu ou fondu dans une flamme résultant de la combustion d'un mélange d'oxygène et de gaz combustible. On peut fabriquer la matière à projeter à la flamme selon le premier mode de mise en oeuvre de l'invention en réu- nissant une matière siliçeuse telle que la silice, le sable siliceux, un silicate, etc et une matière à base de Ca O et Si O 2 telle que le ciment Portland, la wollastonite, le silica- te dicalcique, etc Comme matière première du type Ca O- Si O 2, il faut donner la préférence au ciment Portland, à la wollastonite et au silicate dicalcique indiqués ci-dessus, tan- dis que Ca O ne peut pas être projeté à la flamme Ca CO 3 et Ca(OH)2 sont moins préférés à cause de leur grande perte thermi- que résultant du dégagement de gaz provenant de leur décompo- sition. On peut fabriquer la matière à projeter à la flamme selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention en réu- nissant une matière siliceuse telle que la silice, le sable si- liceux, un silicate, etc, une matière à base de Ca O et de Si O 2 telle que le ciment Portland, la wollastonite, le silica- te dicalcique, etc, et un minéral contenant du lithium tel que le spodumène, la pétalite, etc En ce qui concerne la matière siliceuse et la matière à base de Ca O et de Si O 2, il faut donner la préférence à celles qui sont indiquées pour le premier mode de mise en oeuvre. Comme indiqué plus haut, la matière à projeter à la flamme selon l'invention présente un comportement à la dilata- tion thermique similaire à celui des briques de silice, à con- dition que la matière ait les compositions définies ci-dessus. Si la teneur en Ca O est inférieure à 2 % en poids, la visco- sité de la matière fondue pendant la projection à la flamme au moyen du mélange d'oxygène et de combustible ne peut pas être abaissée au point que l'on puisse réaliser une adhéren- ce par fusion, à cause de la très haute viscosité à l'état fondu du Si O 2 restant, de sorte que l'on obtient un revête- ment non fritté présentant une très faible adhérence Par contre, si Ca O dépasse 15 % en poids, La matière à projeter à la flamme présente de plus en plus une dilatation thermique croissant de façon linéaire par suite de la disparition gra- duelle des propriétés de dilatation thermique similaires à celles de briques de silice, présentant ainsi une tendance nuisible à se décoller et à s'endommager Si la teneur en Si O 2 est inférieure à 85 % ou supérieure à 98 % en poids, il se produit des effets nuisibles similaires à ceux qui se produi- sent dans le cas o La teneur en Ca O dépasse 15 % en poids ou est inférieure à 2 % en poids L'addition de Li 20 permet d' obtenir un revêtement à faible dilatation thermique Toutefois, si l'addition est inférieure à 0,05 % en poids, les proprié- tés caractéristiques de faible dilatation thermique ne peuvent guère être réalisées et, par contre, si elle dépasse 15 % en poids, la réfractarité du revêtement projeté à la flamme est diminuée S'il existe des impuretés accidentelles dépassant % en poids, la dilatation thermique augmente de façon liné- aire, ce qui n'est pas préféré comme indiqué plus haut Si les particules sont d'une grosseur supérieure à 0,5 mm, elles ne fondent pas dans la flamme du gaz de combustion oxygène- combustible et la plupart se perdent par rebondissement, en raison d'une moindre adhérence. La matière à projeter à la flamme selon l'invention a une signification technique exceptionnelle relativement à celles de la technique antérieure, en ce sens qu'elle présente une adhérence améliorée et une résistance mécanique à chaud améliorée par suite de l'abaissement de la viscosité de Si O 2 à l'état fondu, dû à l'addition de Ca O et Li 20 en quantités indiquées, Si O 2 seul donnant une viscosité trop élevée à l'éta fondu et aussi une moindre adhérence en même temps qu'une faible résistance mécanique du revêtement, et en ce sens qu' elle permet la suppression du décollement et du dommage au revêtement en conservant un comportement de dilatation ther- mique similaire à celui des briques de silice La matière à projeter à chaud peut servir à réparer un four en fonctionne- ment. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés pour illustrer l'invention. EXEMPLES I à IV et EXEMPLES COMPARATIFS I et II On prépare les compositions à projeter à la flamme indiquées au Tableau I ci-après et on les projette à la flam- me sur une brique de silice par des techniques classiques. Les résultats sont indiqués au Tableau I. 252446 2 @ABLEAU I \ Exemple Exemples selon l'in Exemples com- Parvention paratifs selon Lventiona technique antérieure I II III IV I II mm m ma m Ingrédients_ __ Chamotte 85 70 Silice 90 80 80 90 roche silicatée 5 ciment blanc 10 wollastonite 10 20 10 5 silicate de sodium anh Xdre 15 30 2 m 2 sition chi-miue Si O 2 93,4 88,7 85,8 93,7 65 66 Ca O 4,8 9,7 11,4 2,4 Im Ruretés 1 _ 8 1 6 à 2 8 _ 3 935 34 Résu Ltats des essais adhérence, Np * 10)0 80 75 9,0 10 6 résistance à la flexion, M Pa * 17,0 15,0 12,0 11,0 1 > 5 1,2 taux d'adhérence, % 70 85 80 70 75 80 Nombre de cyclesavant pas pas qu'un décollement pe se de 45 40 de 20 15 produise lors duniessai dé décol- de cycle thermique ** colle le- ment ment * valeurs mesurées à 1000 C ** substrat: brique de silice Un cycle consiste à faire varier la température en- tre 1200 ' C et 300 C pendant 15 minutes, ces cycles sont ré- pétés 50 fois. EXEMPLES V à IX et EXEMPLES COMPARATIFS III et IV _________________________________________________ On prépare les compositions à projeter à la flamme indiquées au Tableau 2 ci-après et on les projette à la flamme sur une brique de silice par des techniques classiques Les résultats sont présentés au Tableau 2 - TABLEAU 2 Exemple Exem 1-selon l'in Exemples Lav en t i o N compara- Particularit V VI VII VIII IX III IV ngedients chamotte 85 75 Silice 90 85 80 80 75 roche silicatée 10 ciment blanc 3,5 8 wollastonite 5 5 15 12 Spodumène 5 pétalite 1,5 15 5 5 silicate de sodium anhydre 15 30 à C 2 m 2 osition chimigue Si O 2 94,0 94,0 92,5 90,2 85,6 65 66 Ca O 2,1 2,3 2,2 6,5 10,4 Li 20 0,4 0,06 0,6 0, 2 0,2 impuretés 3,5 3,6 4,7 3,1 3,8 35 34 _____________________________________________________________ Résultats des essais ___________________ adhérence, M Pa * 95 85 12)0 110 14,0 10 0,6 résistance à la flexion, M Pa * 115 100 13,5 170 180 1,5 12 taux d'adhérence, % 80 75 90 80 85 75 80 nombre de cycles avant qu'un décol- lement ne se pro p a S d e d é c o l I e 20 15 duise lors d'un m e N t' essai de cycle thermique ** * valeurs mesurées à 1000 C - ** substrat: brique de silice - Un cycle consiste à faire varier la température entre 1200 C et 300 C pendant 15 minutes, ces cycles sont répétés 50 fois. Comme on le voit par les tableaux 1 et 2 ci-dessus, les matières à projeter à la flamme selon l'invention présen- tent une meilleure adhérence et une meilleure résistance à la flexion que celles de la technique antérieure (exemples comparatifs) et, en outre, ne se décollent pas du substrat de brique de silice dans un essai de cycle thermique chauffa- ge-refroidissement, de sorte qu'elles ont des propriétés su- périeures à celles des matières antérieures. R E V E N D I C A T I O N S 1 Matière à projeter à la flamme, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement 85 à 98 % en poids de Si O 2 et 2 à 15 % en poids de Ca O. 2 Matière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, 0,05 à 1,0 % en poids de Li 20.