Brevet FR2609020A1 — publié le 19880701

BETON REFRACTAIRE La présente invention concerne un béton réfractaire pour la fabrication de revêtements ou d'objets moulés résistant aux masses de métal fondu, en particulier aux masses d'aluminium fondu, béton qui contient du zircon, c'est-a-dire du silicate de zirconium, en tant qu'agrégat réfractaire et du ciment argileux en tant que liant hydraulique. Les bétons réfractaires a base de zircon et de ciment argileux sont connus. Lorsque ces bétons réfractaires sont utilisés pour la fabrication de revêtements résistant aux masses d'aluminium fondu ou d'objets moulés, ils doivent autant que possible ne contenir ni silicate ni silice libre autre que la silice combinée dans le zircon car la résistance, en particulier aux masses d'aluminium fondu, est fortement amoindrie par ces autres constituants contenant SiO2. Les revêtements et les corps moulés fabriqués à partir des bétons réfractaires à base de zircon et de ciment argileux ont une haute conductibilité calorifique, due à la forte densité apparente résultant de la présence du silicate de zirconium. La présente invention vise la mise au point d'un béton réfractaire convenant pour la préparation de revetements ou d'objets moulés résistant aux masses de métal fondu et en particulier aux masses d'aluminium fondu, et qui aient une faible conductibilité calorifique, c'està-dire de meilleures propriétés isolantes. On a constaté avec surprise qu'il est possible de diminuer la densité apparente d'un tel béton réfractaire, malgré l'utilisation de matériaux silicatés. L'invention concerne donc un béton réfractaire du type décrit ci-dessus et qui se caractérise en ce qu'il comprend en outre de 10 à 50 % en poids, par rapport aux constituants solides, de matériaux légers réfractaires. Dans un mode de réalisation préfére, le béton réfractaire selon l'invention contient, en tant que matériau léger, de la vermiculite, de la perlite, de la chamotte légère et/ou des fibres minérales. Dans cette application, la vermiculite et la perlite sont utilisées à l'état gonflé. La chamotte légère est une chamotte de faible densité apparente. On peut obtenir une telle chamotte légère par exemple en mélangeant de la poudre de chamotte et une matière combustible, par exemple de la sciure de bois ou de la poudre de liège, en préparant des corps moulés, en brulant ces corps et les substances volatiles de la matière combustible, puis en broyant les corps moulés en chamotte légère ainsi obtenus, jusqu'à la granulométrie voulue. Dans le béton réfractaire selon 1 'invention, on peut également utiliser en tant que matériau léger des fibres minérales, c'est-à-dire des fibres qui, dans les revetements ou corps moulés obtenus à partir du béton réfractaire selon l'invention, ne fondent pas. Comme exemples de telles fibres minérales, on citera les fibres de laine minérale et aussi les fibres dites "céramiques", c'est-à-dire les fibres qui présentent une teneur en Al203 supérieure ou égale à 45 Z en poids. Des fibres céramiques contenant A1203 ont par exemple des températures limites d'utilisation supérieures ou égales à 12600C. Dans un mode de réalisation préféré, le béton réfractaire selon l'invention contient de 30 à 50 Z en poids, par rapport aux constituants solides, de matériaux réfractaires légers, grace à quoi on peut obtenir une densité apparente particulièrement faible des revêtements ou corps moules obtenus à partir de ce béton réfractaire. Selon un autre morde de réalisation apprécié, la teneur en ciment argileux du béton réfractaire selon l'invention est de 15 à 25 % en poids. Ces quantités de ciment argileux se sont révélées particulièrement avantageuses pour une incorporation parfaite des matériaux légers dans le béton réfractaire, c'est-à-dire qu'elles évitent une démixtion lors de la mise en ceuvre. Selon un autre mooe on réalisation préféré, le béton réfractaire selon l'invention contient de 40 a 60 % en poids, par rapport aux constituants solides, de zircon, c'est-à-dire de silicate de zirconium. Selon un autre mode de réalisation préféré, le zircon contenu dans le béton réfractaire présente une granulométrie telle que 40 à 60 % en poids du zircon est à l'état de "sable de zircon", c'est-e-dire avec une dimension de grain de 0,09 à 0,5 mm, et les 60 a 4Q % en poids restants sont à l'état de "farine de zircon", 'est-à-dire avec une dimension de grain inférieure ou égale à 0,09mm. Ce mode de réalisation présente l'avantage que les matériaux légers silicatés contenus dans le béton réfractaire selon l'invention, lors de la mise en oeuvre du béton réfractaire, c'est-à-dire de l'addition d'eau, sont non seulement revêtus avantageusement des constituants fins du ciment argileux, mais également de la farine très fine de zircon, de sorte qu'on parvient à une stabilité particulièrement bonne vis- -vis de masses de métal fondu, en particulier de masses d'aluminium fondu. Les exemples et l'essai comparatif qui suivent illustrent l'invention sans toutefois en limiter le cadre. Exemple 1 On prépare un mélange de 22,5 parties en poids de ciment argileux, 17,5 parties en poids de farine de zircon d'une dimension de grain inférieure ou égale à 0,09 mm, 25 parties en poids de sable de zircon d'une dimension de grain de 0,09 à 0,5 mm, et 35 parties en poids de chamotte légère d'une dimension de grain de O à 5 mm. On forme un béton réfractaire à partir de 100 parties en poids de ce mélange sec et de 12 litres d'eau ; à partir du béton réfractaire ainsi gaché, on forme des carreaux pour essais. On a fait le décoffrage au bout d'environ 5 h. On notera que le béton réfractaire selon l'invention peut être conservé pendant environ 1 h avant la mise en oeuvre. Essai comparatif A titre de comparaison, on prépare un béton réfractaire en utilisant uniquement du ciment argileux et du zircon. La proportion de ciment argileux dans le mélange sec est d'environ 18 Z en poids, et le reste consiste en sable de zircon et farine de zircon, dans des proportions pondérales relatives de 2:1. A partir de ce melange sec et avec 8 litres d'eau pour 100 kg de ce mélange, on gâche également un béton réfractaire qu'on moule en carreaux pour essais. Les propriétés physiques des carreaux obtenus sont rapportées dans le tableau ci-après. TABLEAU Exemple Exemple comparatif Densité apparente, g/cm à l'état durci 2,31 3,25 après séchage à 110 C 2,18 3,15 après calcination à 1000 C 2,09 3,05 après calcination à 1300 C 2,23 3,04 Résistance à la compression à froid, N/mm après séchage à 110 C 56 75 après calcination à 1000 C 43 63 après calcination à 1300 C 119 140 Conductibilité calorifique, W/ K. m à 400 C 0,82 3,06 à 600 C 0,81 2,4 à 800 C 0,83 2,18 Résistance à l'aluminium pur très très (essai au creuset à 800 C, 72 h) bonne bonne (cuisson préalable à 600 C, 5 h) Exemple 2 On répète l'operation de l'exemple 1 en rempla çant la chamotte légère par de la vermiculite soufflée. A partir de ce béton réfractaire, on forme égale- ment des carreaux pour essais qui possèdent des propriétés comparables à ceux obtenus avec la composition de l'exemple 1. Exemple 3 On répète l'opération de l'exemple 1 en remplaçant la chamotte légère de cet exemple par de la perlite soufflée. A partir de ce béton réfractaire, on prépare également des carreaux pour essais qui possèdent des pro priétés comparables à ceux obtenus avec la composition de l'exemple 1. Exemple 4 On repète l'opération de l'exemple 1 en utilisant un mélange contenant 15 parties en poids de ciment argileux, 35 parties en poids de farine de zircon, 30 parties en poids de sable de zircon et 20 parties en poids de fibres céramiques ayant une température limite d'utilisation de 12600C. Les carreaux pour essais formes à partir de ce béton réfractaire ont également une faible conductibilité calorifique et cependant une bonne resistance aux masses d'aluminium fondu. REVENDICATIONS 1. Béton réfractaire pour la fabrication de revêtements ou d'objets moulés résistant aux masses de métal fondu, en particulier aux masses d'aluminium fondu, comprenant du zircon en tant-qu'agrégat réfractaire et du ciment argileux en tant 'que liant hydraulique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre de 10 à 50 Z en poids, par rapport aux constituants solides, de matériaux légers réfractaires. 2. Béton réfractaire selon la revendication caractérisé en ce qu'il contient, en tant que matériaux légers réfractaires, de la vermiculite, de la perlite, de la chamotte légère et/ou des fibres minérales. 3. Béton réfractaire selon. la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend de 30 à 50 S en poids, par rapport aux constituants solides, de matériaux légers réfractaires. 4. Béton réfractaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce qu il comprend de 15 à 25 Z en poids, par rapport aux constituants solides, de ciment argileux. 5. Béton réfractaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend de 40 à 60 Z en poids de zircon par rapport aux constituants solides. 6. Béton réfractaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la proportion de zircon d'une dimension de grain inférieure ou égale à 0,09 mm est de 60 à 40 Z en poids.