BE843247A

BE843247A - Element refractaire et procedes de fabrication et d'assemblage dudit element

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Publication number: BE843247A
Application number: BE168179A
Authority: BE
Priority date: 1976-06-22
Filing date: 1976-06-22
Publication date: 1976-10-18

Description


  "Elément réfractaire et procédés de fabrication et d'assemblage dudit élément".

  
La présente invention a pour objet un élément réfractaire pour la réalisation de revêtements destinés à être suspendus à une superstructure ou à un caisson métallique étanche et calorifuge (casing), et notamment pour la réalisation à partir de bétons réfractaires ou de pisés, de parois accrochées ou dé voûtes plates suspendues d'ouvrages ou fours des industries métallurgiques tels les fours Pits, poussants, fours à réchauffer, à recuire, etc.... des industries céramiques tels les fours tunnels, Hoffman, etc... et de tous les appareils à feu des industries diverses où cette technique est appliquée.

  
Pour la construction des appareils à feu, il

  
est connu de réaliser les parois en plusieurs matériaux possédant des propriétés physiques et chimiques différentes :

  
 <EMI ID=1.1> 

  
à la corrosion, et, côté superstructure, matériaux légers et isolants.

  
Ces matériaux ayant des coefficients de dilatation différents, ils présentent l'inconvénient de ne pas s'accrocher les uns aux autres.

  
Pour des raisons d'encombrement, tant que

  
pour des raisons d'ordre économique, on ne peut augmenter inutilement l'épaisseur des couches de matériaux réfractaires, laquelle intervient dans la stabilité des ouvrages. C'est pourquoi, pour réduire l'épaisseur des parois susdites, on a déjà pensé à relier la partie soumise au feu à la superstructure par des ancrages métalliques constitués d'un ou plusieurs éléments souvent articulés pour permettre de suivre les mouvements du revêtement réfractaire et éventuellement de la superstructure. Toutefois, l'emploi des pièces métalliquesest relativement limité, car même les alliages spéciaux ne peuvent supporter sans dommage des températures aussi élevées que celles supportées par les matériaux réfractaires qu'ils maintiennent. Pour remédier

  
aux inconvénients inhérents aux ancrages métalliques, on a pensé à utiliser des pièces d'accrochage de formes spéciales en matériaux réfractaires céramisés qui sont imbriquées ou scellées en cours de montage dans la maçonnerie exposée au feu. Ces pièces traversent les différents couches et sont rattachées

  
à l'ancrage métallique- situé dans une zone où la température est suffisamment basse pour qu'il puisse supporter, sans dommage et très longtemps, les contraintes auxquelles ils sont soumis. Pour la réalisation des voûtes plates suspendues, on utilise les mêmes techniques que pour les parois, on se contente de multiplier les points d'accrochage.

En résumé, les procédés utilisés actuellement

  
 <EMI ID=2.1> 
- parois ou murs en briques : quand les épaisseurs ne sont pas suffisantes, pour assurer la stabilité de l'ouvrage, on est forcé de recourir à un appareil de repères divers et compliqués s'imbriquant parfaitement avec les pièces d'accrochage en réfractaire cêramisê reprises à l'arrière par des crochets métalliques;
- voûtes plates en réfractaire cuit : il est nécessaire d'utiliser des accrochages nombreux et en général, toutes les pièces réfractaires sont munies de plusieurs battées mâles et femelles s'accouplant entre elles et avec des pièces plus grandes faisant saillie sur la face des éléments tournée vers la superstructure et suspendues au poutrellage par des ancrages métalliques;
- pour les constructions monolithiques, damées en pisé ou coulées en bétons réfractaires, le problème est peu différent entre parois et voûtes :

   des pièces de forme en matériaux réfractaires cuits sont scellées dans la masse soumise au feu et servant à accrocher celle-ci à la superstructure à L'aide de pièces métalliques appropriées; 
- pour d&#65533;s constructions de parois ou de voûtes plates par assemblage de dalles ou blocs modules de volume relativement important damés en pisé ou coulés en béton rëfractaire, on noie dans les dalles, en cours de moulage, des pièces d'accrochage en réfractaire cuit ou, en variante, on ménage, lors de la fabrication des dalles, des lumières permettant d'enchâsser, après prise, les pièces d'accrochage en réfractaire cuit.

  
Ces divers procédés présentent divers inconvénients dont les principaux sont les suivants : coût élevé de la fabrication des divers éléments entrant dans la composition des revêtements suspendus et coût élevé d'assemblage de ces derniers. 

  
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un élément réfractaire, pour revêtement suspendu; permettant d'éliminer les pièces d'assemblage en produit réfractaire cuit qui étaient indispensables pour réaliser les revêtements suspendus suivant les'procédés connus, avec pour conséquence que, d'une part, le coût des revêtements de qualité au moins égales à celle des revêtements existants, réalisés à l'aide des éléments suivant l'invention est nettement moindre que celui des revêtements existants et, d'autre part, le coût d'assemblage des revêtements constitués d'éléments suivant l'invention est nettement réduit par rapport au coût d'assemblage des éléments traditionnels.

  
A cet effet, suivant l'invention, l'élément est

  
en une seule pièce et présente sur sa face tournée vers la superstructure ou le casing des moyens permettant l'accrochage d'au moins une pièce métallique de liaison de l'élément à ladite superstructure.

  
Suivant une forme de réalisation de l'invention, les moyens susdits permettant l'accrochage à la superstructure font saillie par rapport à la face de l'élément tournée vers la superstructure. 

  
Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'élément est constitué d'au moins deux couches superposées de matériau de réfractarités et de densités différentes, les moyens susdits permettant l'accrochage étant réalisés en même matériau que la couche opposée à la superstructure et étant moulés en même temps que cette couche.

  
 <EMI ID=3.1> 

  
fabrication des éléments et un procédé d'assemblage de ces derniers.

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent

  
moire et qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes de réalisation de l'élément suivant l'invention.

  
Les figures 1 à 4 sont des vues en perspective d'éléments réfractaires suivant l'invention.

  
Les figures 5 et 6 sont des vues en élévation, partiellement en coupe, montrant des formes de réalisation d'éléments réfractaires différentes de.celles représentées aux figures 1 à 4.

  
Dans les différentes figures, les mêmes notations

  
de référence désignent des éléments identiques ou analogues.

  
L'élément 1 suivant l'invention, représenté aux dessins est en une seule pièce et présente, sur sa face 2 destinée

  
à être tournée vers la superstructure supportant le revêtement, des moyens 3 permettant l'accrochage de pièces métalliques de liaison de l'élément à la superstructure. Ces moyens 3 font saillie par rapport à la face 2 de l'élément et sont constitués, comme montré aux <EMI ID=4.1>  de symétrie 5 de l'élément et, comme montré aux figures 3 et 4, par des plots 6 régulièrement répartis sur ladite face 2. Les nervures 4 et plots 6 présentent soit des ouvertures 7 pour permettre le passage des pièces métalliques de liaison, soit des rainures opposées 8 dans lesquelles s'engagent des pièces métalliques de liaison en forme de tenailles. 

  
L'élément suivant l'invention et montré aux figures 1 à 4 est monolithique et est réalisé soit à l'aide d'un béton réfractaire dense, à prise hydraulique, choisi pour posséder une résistance mécanique au moins constante entre 300 [deg.]C et la température de service, soit à l'aide d'un pisé, à prise chimique, offrant une résistance mécanique analogue à celles des éléments en béton. Cet élément peut être utilisé pour l'assemblage du revêtement soit après un étuvage de 300 [deg.]c, soit précéramisé à haute température, c'est-à-dire à une température supérieure à
1000 [deg.]C.

  
Cet élément monolithique est surtout destiné à être utilisé pour la réalisation de voûtes où la résistance mécanique des moyens 3 est particulièrement importante. On pourrait également, suivant l'invention, prévoir des éléments, principalement pour les voûtes, tels que celui qui est représenté à la figure 5 ; cet élément étant constitué de deux couches de matériau 9 et 10 superposées. La couche 9, opposée à la superstructu- <EMI ID=5.1> 

  
la couche 10. Les moyens 3 permettant l'accrochage de l'élément sont réalisés en même temps que cette dernière. Dans ce cas, il

  
 <EMI ID=6.1> 

  
ches 9 et 10 permettent un excellent accrochage des couches entre elles étant donné que les moyens 3 font bloc avec la couche 9 et assurent à l'élément une résistance suffisante à laquelle ne doit pas nécessairement contribuer la couche 10, qui est supportée par la couche 9 présentant lesdits moyens d'accrochage 3.

  
Suivant l'invention, on pourrait aussi utiliser, pour des cas où l'empilage des éléments assure déjà la stabilité de l'ensemble, notamment pour réaliser des parois verticales, des éléments tels que celui montré à la figure 6. Cet élément est constitué de trois couches de matériau 11, 12 et 13 de réfracta-

  
 <EMI ID=7.1> 

  
rapproche de la superstructure. Les moyens d'accrochage 3 de l'élément sont réalisés en même matériau que la couche 13 et sont moulés en même temps que cette dernière. Dans cette dernière forme

  
 <EMI ID=8.1> 

  
de manière à obtenir un;bon accrochage entre les différentes couches constituant l'élément.

  
Exemple de réalisation d'une voûte plate suspendue.

  
- Pour la réalisation d'un couvercle de four Pits de 5,94 m x 2,64 m, on a divisé la largeur en 3 parties égales de 858 mm. La longueur est divisée en 7 parties : aux extrémités de 948 mm et, entre celles-ci de 800 mm. De sorte qu'il faut fabriquer 6 éléments de 945 x 858 mm et 15 éléments de

  
800 x 858 mm. La hauteur des éléments est de 231 mm; entre chacune d'elles et entre la structure, on prévoit un joint. Deux nervures de 100 x 100 x 858 mm, étant prévues sur chaque élément (figure 1).

  
 <EMI ID=9.1> 

  
Dans l'exemple ci-dessus, on a choisi comme matériau réfractaire, un béton dense (VIBROREF 606 M, marques déposées

  
 <EMI ID=10.1> 

  
Les caractéristiques suivantes :

  

 <EMI ID=11.1> 
 

  

 <EMI ID=12.1> 


  
Les éléments sont réalisés en déversant dans un moule, le béton gâché en bétonnière avec 8 à 8,5% d'eau,

  
en vibrant par couches avec une aiguille vibrante pneumatique puis en laissant reposer 24 heures avant de démouler, les éléments étant alors; étuvés dans une étuve à 300[deg.]C.

  
Pour l'assemblage des éléments, différents

  
systèmes de suspension à la superstructure peuvent être envisagés au départ des ouvertures 7 ou rainures 8 présentées par les nervures 3.

  
Avant mise en place, on enduit les faces des éléments destinées à entrer en contact entre elles et avec la superstructure d'un ciment pâteux à prise à l'air (par exemple ALUBEL 45 M marque déposée s.a. BELREF), on garnit alors

  
d'un feutre céramique de 12 mm d'épaisseur les faces des éléments qui doivent s'app er contre le poutrellage et de 6 mm d'épaisseur pour les faces en contact avec d'autres éléments

  
Au placement, le feutre en fibres céramiques est

  
 <EMI ID=13.1> 

  
les éléments et la superstructure est assurée par des briques à 42% d'alumine de format 230 x 114 x 64 mm posées à plat sur les points . La face 2 des éléments peut être revêtue d'un béton isolant (par exemple THERMISOL marqua déposée de

  
 <EMI ID=14.1> 

  
Réalisation des éléments à l'aide d'un pisé

  
Dans ce cas, on choisit, comme matériau réfractaire,

  
 <EMI ID=15.1> 

  
qui présente les caractéristiques suivantes :
- Al2o<3> - (gibbsite) 80%
- Réfractarité : C.S. supérieure à 38. - Température limite d'utilisation : de l'ordre de 11000(
- Résistance à l'écrasement à froid en Kg/cm2 sur éprouvettes damées au fouloir pneumatique

  

 <EMI ID=16.1> 


  
Les éléments sont réalisés en damant dans un moule, au fouloir, le pisé malaxé avec un liquide de gâchage connu en soi dilué dans de l'eau dans une proportion de l'ordre de 2 litres de liquide de gâchage et 4

  
à 6 litres d'eau de dilution par 100 kg de pisé en granulés, en démoulant l'élément après environ 8 heures, en laissant sécher, à la température ambiante, ledit élément pendant un délai de 24 à 48 heures suivant sa masse, en portant l'élément séché à une température de 100 à 120[deg.]C que l'on maintient pendant 6 à 24 heures, en portant ensuite ledit

  
 <EMI ID=17.1> 

  
10 à 20[deg.]C/heure et en maintenant cette température pendant un laps de temps de l'ordre de 12 heures, les éléments après assemblage étant alors portés à température de régime suivant un gradient de l'ordre de 30[deg.]C/heure.

  
Il doit être entendu que la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières, sans sortir du cadre du présent brevet. 

  
 <EMI ID=18.1> 
1. Elément réfractaire pour la réalisation de revêtements destinés à être accrochés à une superstructure ou à un caisson métallique étanche et calorifugé (casing), caractérisé en ce que cet élément est en une seule pièce et présente sur sa face tournée vers la superstructure ou le casing des moyens permettant l'accrochage d'au moins une pièce métallique de liaison de l'élément à ladite superstructure.

Claims

2. Elément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens susdits permettant l'accrochage à la superstructure font saillie par rapport à la face de l'élément tournée vers la superstructure.

3. Elément suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux couches superposées de matériau de réfractarités et de densités différentes, les moyens susdits permettant l'accrochage étant réalisés en même matériau que la couche opposée à la superstructure et étant moulés en même temps que cette couche.

4. Elément suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux couches superposées de matériau de réfractarités et de densités différentes, les moyens susdits permettant l'accrochage étant réalisés en même matériau que la couche tournée vers la superstructure et étant moulés en même temps que cette couche.

5. Elément suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un béton réfractaire dense, à prise hydrocéramique, choisi de manière à conférer à l'élément une bonne résistance mécanique entre 300 [deg.]C et la température de service du revêtement réfractaire.

6. Elément suivant l'une ou l'autre des revendica-tions 3 et 4, caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs bétons réfractaires, à prise hydre-céramique, de réfractarités différentes, ces bétons étant choisis pour conférer à l'élément une bonne résistance mécanique entre 300 [deg.]C et la température de service du revêtement réfractaire.

7. Elément suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les bétons réfractaires utilisés sont compatibles entre eux. <EMI ID=19.1>

tions 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un pisé réfractaire à prise chimique choisi de manière à conférer à l'élément une bonne résistance mécanique entre 300 [deg.]C et la température de service du revêtement réfractaire.

9. Elément suivant l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs pisés réfractaires à prise chimique, ces pisés étant choisis pour conférer à l'élément une bonne résistance mécanique entre 300 [deg.]C et la température de service du revêtement réfractaire.

10. Elément suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est constitué par un ou plusieurs matériaux réfractaires portés à une température supérieure

à 1000 [deg.]C pour assurer sa céramisation.

11. Elément suivant l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que les moyens permettant l'accrochage susdit sont constitués par une ou plusieurs nervures sensiblement parallèles à un des axes de symétrie de l'élément, ces nervures s'étendant sur une partie importante de la dimension de l'élément prise parallèlement à cet axe-de symétrie.

12. Elément suivant l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que les moyens permettant l'accro-chage susdit sont constitués par un ou plusieurs plots régulièrement répartis sur la face précitée.

13. Elément suivant l'une ou l'autre des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que les nervures et plots présentent des ouvertures pour permettre le passage des pièces métalliques de lia ison.

<EMI ID=20.1>

tions 11 et 12, caractérisé en ce que les nervures et plots pré-

1

sentent des aspérités agencées pour que des éléments de liaison mécanique en forme de tenailles puissent s'y agripper.

15. Elément tel que décrit ci-avant et représenté aux dessins annexés.

16. Procédé de fabrication d'un élément suivant l'une quelconque des revendications 4, 7, et 11 à 15, caractérisé en ce qu'il coisLste à mouler le béton gâché en bétonnière avec de l'eau, à vibrer par couches à l'aide d'une aiguille vibrante pneumatique, à laisser reposer au moins 24 heures avant le démoulage et à étuver les éléments démoulas à une température de l'ordre

de 300 [deg.]C.

17. Procédé de fabrication d'un élément suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, et 11 à 15, caractérisé en ce qu'il consiste à damer dans un moule, au fouloir, le pisé malaxé avec un liquide de gâchage,connu en soi, pur ou dilué dans de l'eau, à démouler l'élément après environ 8 heures, à laisser sécher, à la température ambiante, ledit élément pendant

un délai de 24 à 48 heures suivant sa masse , à porter l'élément séché à une température de 100 à 120 [deg.]C que l'on maintient pendant 6 à 24 heures, à porter ensuite ledit élément à une température

de 300 [deg.]C suivant un gradient de 10 à 20[deg.]C/heure et à maintenir cette température pendant un laps de temps de l'ordre de 12 heures, les éléments après assemblage étant alors portés à température

<EMI ID=21.1>

18. Procédé d'assemblage des éléments suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il consiste à recouvrir les faces des éléments destinés à entrer en contact entre elles ou avec la superstructure d'un ci-

<EMI ID=22.1>

fibres céramiques, à comprimer ce feutre lors de l'assemblage et à recouvrir les joints, en regard de la superstructure par des briques.

19. Revêtement constitué d'éléments suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15 et réalisé à l'aide du procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 16 et 17.