Brevet FR2546285A1 — publié le 19841123

La présente invention concerne un procédé de réparation de garnissages réfractaires chauds, tels que ceux que l'on utilise notamment dans les fours de métallurgie ou de verrerie. Elle concerne également les garnissages ainsi réparés. La description qui va suivre est, b ' titre d'exemple, axée sur la réparation du garnisage de fours à coke, mais il est évident que l'invention n'est nullement limitée à cette application. On sait que le garnissage d'un four tel qu'un four à coke est soumis en service à des sollicitations thermiques et mécaniques qui entraînent sa dégradation, notamment par fissuration ou écaillage. Différentes méthodes ont déjà été proposées pour tenter de réparer à chaud les garnissages réfractaires dégradés. On évite ainsi les dégradations d'origine thermique dues au refroidissement et au réchauffage des fours. Un premier procédé connu consiste à projeter sur la partie endommagée du garnissage un mélange pulvérulent, contenant notamment au moins un métal capable de former un oxyde réfractaire, entraîné par un courant d'oxygène. En pratique, ce procédé est limité au dépôt des oxydes de métaux combustibles, tels que le magnésium, l'aluminium, le calcium, le silicium. Fn outre, étant basé sur la combustion d'un métal combustible avec de l'oxygène, il entraîne une consommation importante de ces substances. Le coût de ces métaux combustibles (Al, Si, Mg) d'une part, et de l'oxygène d'autre part, constitue un autre inconvénient pour ce procédé. Enfin, il ne permet guère de réaliser des dépits avec des débits très élevés ; dans le cas de réparations importantes, la durée des travaux peut donc être longue. On connaît une autre méthode consistaht à fondre un matériau réfractaire en poudre dans une flamme à haute température et à la projeter, à ltétat fondu, sur la surface à réparer. Cette méthode comporte la formation d'une flamme pouvant atteindre une température suffisante pour assurer la fusion du matériau réfractaire à projeter. A cet effet, elle implique la consommation d'un combustible, par exemple d'un hydrocarbure gazeux à haut pouvoir calorifique, et d'un comburant, notamment d'oxygène. Son coût d'utilisation est donc élevé. Par ailleurs, l'obtention d'un bon résultat, c'est-à-dire d'un garnissage correctement réparé, suppose que le débit de poudre soit soigneusement adapté à la capacité de fusion du brûleur. Ce réglage peut s'avérer délicat et compromettre la qualité de la réparation effectuée. Enfin, l'espace disponible dans certains fours, en particulier dans les fours à coke, peut ne pas être suffisant pour permettre l'introduction d'appareils de projection de forte puissance. I1 en résulte que les réparations peuvent également être très longues. La présente invention a pour objet un procédé qui permet de réparer les garnissages réfractaires endommagés. lin autre objet de l'invention est de révéler un procédé qui permet d'effectuer la éparation des garnissages réfractaires par projection, sans utiliser de flamme résultant de la combustion d'un mélange gazeux. Le procédé de réparation de garnissages réfractaires qui fait l'objet de la présente invention, dans lequel on projette sur la surface endommagée un matériau réfractaire pulvérulent porté à haute température est caractérisé en ce que l'on échauffe ledit matériau au moyen d'un brûleur à plasma, et en ce qu'on le projette ensuite sur la surface endommagde. Selon une variante du procédé de l'invention, on met le matériau réfractaire pulvérulent en suspension dans un gaz, on fait passer ledit gaz contenant le matériau en suspension dans un brûleur à plasma, afin de le porter à la température désirée, et on projette ledit matériau chaud sur la surface à réparer. Selon une autre variante du procédé de l'invention, on introduit le matériau réfractaire pulvérulent dans un courant de gaz chaud sortant d'un brûleur à plasma et dirigé vers la surface à réparer. Le procédé de zip l'invention présente 11avantage de permettre l'utilisation de différents types de gaz plasmagènes, oxydants, neutres ou réducteurs, selon la nature du matériau à déposer Parmi les matériaux que le procédé de l'invention vermet de déposer, on peut citer les oxydes tels que la silice ou l'alumine, ainsi que des carbures, tels que le carbure de silicium. Selon l'invention, il est également possible de déposer par projection des matériaux dont la température de fusion est particulièrement élevée, tel que l'oxyde de zirconium. Dans le cadre particulier des fours è coke , le brûleur à plasma est avantageusement manoeuvré par un bras s'étendant e' l'intérieur de la cellule du four. La mise en oeuvre de cette opération est facilitée par le procédé de l'invention, en raison du poids et de l'encombrement réduits du brûleur à plasma par rapport eux brûleurs à gaz. Selon une modalité intéressante de mise en oeuvre, on manoeuvre le brûleur à plasma à l'aide d'au moins un bras art ioulé. Toujours selon l'invention, on équipe une batterie de fours à coke d'au moins un bras articulé, monté sur un chariot mobile le 1 g de la batterie de fours et pouvant desservir les différentes cellules de ladite batterie. Le procédé de l'invention s'est avéré particulièrement intéressant pour la réparation du garnissage réfractaire des cellules de fours à coke, dans lesquelles l'espace -disponible est limité et ne permet pas l'utilisation d'appareils de projection de grandes dimensions. A cet égard, le procédé de l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux procédés antérieurs. Fn particulier, il permet d'atteindre des puissances élevées, grâce auxquelles on peut pratiquer de très importants débits de matériau; ce qui réduit sensiblement la d'irée des réparations. En outre, la puissance du brûleur à plasma peut être aisément réglée ou modulée en fontion de la quantité ou du débit de matériau à déposer. I1 offre également une grande souplesse de réglage de la température atteinte par le plasma,. ainsi que la possibilité de régler cette température avec précision. I1 permet enfin d'atteindre les températures désirées dans des zones très localisées. Il assure donc une réparation plus précise des régions endommagées des garnissages, tout en réduisant les risques de dégradation par surchauffe des parties voisines, non endommagées. REVENDICATI0NS 1. Procédé de réparation à chaud d'un garnissage réfractaire endommagé, dans lequel on projette sur la zone endommagée dudit garnissage un matériau réfractaire pulvérulent porté à haute température. c a r a c t é r i s é en ce que l'on porte ledit matériau à la température désirée au moyen d'un brûleur à plasma et en ce qu'on le projette ensuite sur ladite zone endommagée du garnissage. 2. Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'on met ledit matériau réfractaire pulvérulent en suspension dans un gaz, en ce que l'on fait passer ledit gaz contenant ledit matériau en suspension dans un brûleur à plasma, afin de le porter à la température désirée et en ce que l'on projette ledit matériau chaud sur ladite zone endommagée du garnissage. 3. Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'on introduit ledit matériau réfractaire pulvérulent dans le courant de gaz chaud sortant du brûleur à plasma, afin de le porter à la température désirée et en ce que l'on projette ledit matériau chaud sur ladite zone endommagée du garnissage. 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, c a r a c t é r i s é en ce que l'on porte ledit matériau réfractaire pulvérulent à une température supérieure à sa température de fusion. 5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, c a r a c t é r i s é en ce que l'on dépose, au moyen dudit brûleur à plasma, des matériaux présentant une température de fusion particulièrement élevée, notamment des oxydes, par exemple des oxydes de silicium, d'aluminium et/ou de Lirconium, ou des carbures, par exemple du carbure de silicium. 6. Garnissage réfractaire réparé, plus particulièrement mais non exclussivement pour cellule de four à coke, c a r a c t é r i s é en ce qu'il a été obtenu selon le procédé objet de l'une ou l'autre des revendications.