FR2499972A1 - Profiles ayant une grande stabilite mecanique aux temperatures elevees, leur procede de fabrication et leur utilisation - Google Patents

Abstract

PROFILES AYANT UNE GRANDE STABILITE MECANIQUE AUX TEMPERATURES ELEVEES, LEUR PROCEDE DE FABRICATION ET LEUR UTILISATION. LES PROFILES CONCERNES PAR LA PRESENTE INVENTION SONT FABRIQUES EN MELANGEANT SOIGNEUSEMENT DES FIBRES CERAMIQUES, OU BIEN UN MELANGE QUI EST CONSTITUE PAR 80 EN POIDS D'UNE GRANULATION FIBREUSE CUITE ET AU MOINS 20 EN POIDS DE FIBRES, AVEC DE L'ARGILE, D'AUTRES PRODUITS REFRACTAIRES, UN LIANT PHOSPHATE, UN LIANT ORGANIQUE ET DE L'EAU, EN COMPACTANT LE MELANGE OBTENU A UN FACTEUR DE VOLUME D'AU MOINS 3, SI ON UTILISE SEULEMENT DES FIBRES CERAMIQUES, OU BIEN A UN FACTEUR DE VOLUME D'AU MOINS 1,5, SI ON UTILISE LE MELANGE DE GRANULATION FIBREUSE ET DE FIBRES CERAMIQUES, TOUT EN MOULANT CE MELANGE PUIS EN SECHANT LE PROFILE AINSI FABRIQUE ETOU EN LE DURCISSANT ETOU EN LE CUISANT. UTILISATION DE CES PROFILES COMME PRODUITS REFRACTAIRES D'ENFOURNEMENT, PAR EXEMPLE.

Description

"Profilésayant une grande stabilité mécanique aux températures

élevées, leur procédé de fabrication et leur utilisation."

La présente invention concerne des profilés ayant une grande stabilité mécanique aux températures élevées, un procé-

dé pour leur fabrication et leur utilisation.

On connait des corps fibreux céramiques, calorifuges, constitués de fibres réfractaires, de liant organique ou

minéral ayantd'une part une solidité réduite et une compres-

sibilité élevée etd'autre partdes valeurs élevées pour la solidité, la densité et la résistance à la déformation. Ainsi la demande de brevet allemande déposée et acceptée en RFA NO 12 74 490 décrit une chambre de combustion pour fours qui est constituée par formage de la masse fibreusemélangée avec du liant et dans laquelle la concentration en liant doit aller en diminuant à travers la section de la paroi. Comme liant approprié sont indiqués les argiles, les silicates alcalins,

le phosphate d'aluminium, la silice colloïdale avec une propor-

tion en poids de 5 à 35 X, de préférence 10 X. Mais le corps fibreux ne convient pas dans une mesure suffisante pour des charges élevées à cause de sa surface de paroi épaisse et dure

et de la surface de paroi opposée molle et flexible.

Dans le procédé selon la demande de brevet allemande déposée et acceptée en RFA NO 27 32 387, la plaque en fibres minéralesliéesavec un liant synthétique organique doit être consolidée par imprégnation avec une suspension aqueuse d'une argile liante puis par recuit. En outre, sont connues d'après

la demande de brevet européenne 0006362 des plaques qui con-

tiennent dans une matrice constituée par une argile plastique,

des fibres minérales du type fibres de verre comme fibres ren-

forçantes. Dans ce cas, les quantités d'argile sont comprises dans une gamme de 29 à 80 X en poids et la quantité de fibres minérales du type verre est comprise dans la gamme de 15 à

X en poids de la plaque.

L'objet de la présente invention est constitué par des

profilés ayant des propriétés mécaniques et thermiques amélio-

rées qui peuvent être utilisés en particulier également comme

produits de remplacement pour des plaques réfractaires légères.

Pour réaliser cet objet, on utilise des profilés ayant une grande stabilité mécanique aux températures élevées et de bonnes propriétés isolantes et qui sont préparées à partir de la composition suivante: 100 parties en poids soit de fibres céramiques, soit d'un mélan- ge constitué par au moins 20 % en poids de

fibres et jusqu'à 80 % en poids d'une gra-

nulation fibreuse cui-te,

2 à 20partiesenpoids d'argile et/ou de A 1203 très finement di-

visé et/ou de SiO2 très finement divisée et/ou d'hydroxydes d'aluminium et/ou de magnésie très finement divisée et/ou de dioxyde de titane très finement divisé

et/ou d'oxyde de chrome très finerient di-

visé.

0 à 8 parties en poids d'un liant phosphaté, calculées en P205, 0 à 10 parties en poids d'un liant organique,et O à 10 parties en poids d'autres additifs réfractaires, mais o au moins 2 parties en poids d'un liant sont présentes, ayant: une densité de 0,5 à 1,8, une résistance à la flexion à chaud à lCOOC d'au moins 0,8 N/rami2,

une résistance au choc thermique ('WB) d'au ioins 25 refroidis-

sements brusques à l'air.

Des formes avantageuses de réalisation des profilés con-

formes à l'invention consistent à utiliser de la bentonite com-

me argile; de la porcelaine pulvérisée, de la chamotte ou du corindon en forme de boulettes creusescomme autre additif

réfractaire" du polyphosphate de sodium ou du monophosphate d'a-

luminiumcomme liant phosphatétet de la méthylcellulose comme

liant organique.

La fabrication desprofilés conformes à la présente in-

vention s'effectue selon le procédé qui consiste dans le pre-

mier stade (a) à mélanger les ingrédients mentionnés ci-dessus dans les gammes de quantités indiquées1avec de l'eaudans un mélangeur, puis à compacter,en le moulant, le mélange obtenu dans le stade (a) à un facteur de volume d'au moins 3 si on utilise seulement les fibres céramiquesou bien à un facteur

de volume d'au moins 1,5 si on utilise un mélange de 80 par-

ties en poids de granulations fibreuses et de 20 parties en

poids de fibres céramiques, et (c) à sécher le profilé fabri-

qué dans le stade (b) et/ou à le durcir et/ou à le cuire. Des formes de réalisation préférées de ce procédé sont caractéri-

sées par le fait que dans le stade (b) le compactage est ef-

fectué à un facteur de 5 à 8 si on utilise seulement des fi-

bres céramiquesou bien à un facteur de 2,5 à 4 si on utilise un mélange de 80 parties en poids de granulations fibreuses et de 20 parties en poids de fibres céramiques, et ceci tout en fabriquant des dalles fibreuses, et par le fait qu'on utilise

des fibres préparées comme fibres céramiques.

L profilésconformesà l'invention peuvent être utilisés

dans beaucoup de domaines, en particulier comme produits de rem-

placement pour les dalles réfractaires légères connues. Dans ce cas, ces profilés possèdent l'avantage qu'ils présentent une

densité plus faible que ces dalles et qu'ils ont une distri-

bution très étroite de la grosseur des pores et une grosseur

de pores faible. Leur conductibilité thermique,malgré le compac-

tageest du même ordre de grandeur que celle des profilés en fibres de verre1connusnon compactés lors de leur fabrication,

qui ont été fabriqués par formage sous vide simple. Contraire-

ment à ceux-ci, les profilés conformes à l'invention présentent

cependant une résistance particulièrement élevée.

Grâce à leur résistance mécanique élevée, les profilés conformes à l'invention sont appropriés en particulier comme matériaux de remplissage pour joints de dilatation entre les briques des fours tubulaires rotatifs. Jusqu'ici, on utilisait de l'amiante mais l'utilisation de l'amiante a été rejetée peu à

peu à cause de ses effets dangereux pour la santé.

Comme fibres minérales, toutes les fibres céramiques

usuelles,comme la laine minérale ou les fibres à base de sili-

cate d'aluminium contenant environ 40 à 95 % en poids de A1203e

peuvent être utilisées pour les profilés de la présente inven-

tion.

Les autres additifs réfractaires, utilisés dans les pro-

filés conformes à la présente inventionsont les additifs gé-

néralement utilisés pour les profilés fibreuxcomme la porce-

laine pulvérisée, la chamotte, le corindon en forme de boulet-

tes creuses ou la vermniculiteO Les liants presents dans les profilés de la présente

invention sont des liants phosphatés, par exemple le borophos-

phate, le phosphate d'aluminium ou le polyphosphate de sodium ayant un degré de polymérisation de n _> 4 et en particulier

de n = 6 à 10.

Les liants organiques presents dans les profilés confor-

mes à l'invention sont les liants utilisés généralement dans les profilés réfractaires ou résistant au feu, coinme l'Pamidon,

la lessive résiduaire sulfitique, la SiIasse, m7tis en parti--

culier la méthylcellulose. La quantité de liant indiquée est

calculée en liant organique solide, c'est-à-dire sans la quan-

tité d'eau.

Aussi bien le liant phosphaté que le liant organique peuvent être utilisés aussi bien à l 'état dissous que sous forme solide: lors de l'utilisation de la méthylcellulose. qui est ajoutée généralement sous forme d'une solution aqueuse a 5 X en

poids, une partie de cette méthylcellulose est toutefois avan-

tageusement incorporée,en particulier si de grandes quantités

en sont utiliséesjcomme liant organiquelsous forme solide fine-

ment divisée1car sinon la quantité d'eau introduite dans la composition par une telle solution de liant deviendrait trop grande. L'argile et/ou A1203 très finement divisé- et /ou SiO2 très finement diviséeet/ou les hydroxydes d'aluminium et/ou la magnésie très finement divisée et/ou le dioxyde de titane

très finement divisé et/ou l'oxyde de chrome très finement divi-

sé,présents dans la composition des profilés de la présente invention, sont les constituants utilisés;comme on sait;dans le domaine des réfractaires. Dans le cas o l'argile est utilisée, il s'agit alors d'une argile liante classique ou même d'une argile spéciale utilisée de préférence,comme par exemple la bentonite. Par l'expression "très finement divisé" utilisée ici, en rapport avec les constituants sus- mentionnés, il faut comprendre que ces constituants se présentent & l'état finement

moulu ou même à l'état colloïdal. En particulierlors de l'uti-

lisation de ces matières existant à l'état colloïdal, comme la

SiO2 colloïdale ou l'oxyde d'aluminium colloidal, il est pos-

sible de n'utiliser que de faibles quantités de liant, notam-

ment presque vers la limite inférieure de 2 parties en poids d'un tel liant. Le liant peut etre constitué seulement par un liant phosphate ou seulement par un liant organique, mais avan- tageusement un mélange aussi bien du liant phosphaté que du liant organique est utilisé, l'utilisation du liant phosphate et de la méthylcellulose comme liant organique,en quantités

pondérales sensiblement égales, est particulièrement préférée.

Avantageusement, la composition des profilés conformes à l'invention contient de 5 à 15 parties en poids d'argile ou des autres constituants mentionnés pour 100 parties en poids de fibres céramiques. Particulièrement avantageuse est l'utilisation d'un mélange d'argile et en particulier de bentonite et de 1 à 3 parties en poids d'un des autres constituants sus-mentionnés,

en particulier de silice colloidale.

Lors de la fabrication des profilés de la présente inven-

tion, on prépare un mélange constitué par les fibres cérami-

quesou le mélange de fibres céramiques et d'une granulation

fibreuse cuite, l'argile ou les autres constituants sus-mention-

nés, le liant phosphate,éventuellement présent, les autres ad-

ditifs réfractaires,éventuellement utilisés et le liant organi-

que1éventuellement utilisé,en ajoutant de l'eau. Quand le liant phosphaté et/ou le liant organique existent déjà sous forme d'une solution, généralement une solution aqueuse, l'addition de l'eau

peut ne pas être nécessaire. Lors de la fabrication dans le sta-

de (a) du procédé de la présente invention, généralement 5 à parties en poids d'eau pour 100 parties en poids de fibres céramiques se trouvent dans le mélange. Le liant phosphateécomme le polyphosphate de sodium et le monophosphate d'aluminiumiainsi que le liant organiquetcomme la lessive résiduaire sulfitique ou la méthylcellulose,peuvent être incorporés à l'état solidemoulu, mais il est également possible d'ajouter une partie de ce liant

sous forme d'une solution et le reste sous forme solide.

La granulation fibreuse cuite1utilisée lors de la fabri-

cation des profilés conformes à la présente invention est dé-

-rite en détail dans la demande de brevet français correspondant à i demnnde de brevet alae]]ncóe n P 3105579.6 de la deranderesse déposée mfme jour. La préparation de cette granulation fibreuse s'effectue de la façon suivante: a) 100 parties en poids de fibres céramiques, 2 à 15 parties en poids d'argile et/ou de A1203 très finement divisé et/ou de SiO très finement divisée et/ou d'hydroxydes d'aluminium et/ou de magnésie très finement divisée et/ou de dioxyde de titane très finement divisé et /ou d'oxyde de chrome très finement divisé, éventuellement jusqu'à parties en poids d'autres additifs réfractaireset 1 à 8 parties en poids de liant phosphate éventuellement en ajoutant un plastifiantsont soigneusement mélangées

avec environ 2 à 25 parties en poids d'eaudans un mélan-

geur,

b) le mélange obtenu dans le stade (a) est corpacté à un fac-

teur de volume d'au moins 3,et

c) le produit obtenu dans le stade (b) est éventuellement sé-

ché et cuit à des températures de 800 à 1550 Cpuis broyé

jusqu'à la granulation désirée.

Les matières: fibrescéramiques,argile ou les autres cons-

tituants mentionnés. les additifs réfractaires et le liant

phosphatè,utilis6es pour la préparation de cette granulation f i-

breusecorrespondent aux matières telles qu'elles ont été d6-

crites précédemment. Comme plastifiant,est utilise de préfé-

rence la méthylcellulose. Pour la préparation de la granulation fibreuse, le compactage dans le stade (b) peut être effectué dans une boudineuse, une presse rotative ou un dispositif à briquetBr. Le mélange des constituants dans le stade (a) pour la préparation de cette granulation fibreuse peut s'effectuer dans tout mélangeur approprié, par exemple dans un mélangeur Drais'. Avantageusement, pour la préparation d'une granulation fibreuse de ce genre, des fibres préparées sont utilisées comme

fibres céramiques,comme celles pouvant être utilisées égale-

ment pour la fabrication des profilés de la présente invention.

Le broyage dans le stade (c) pour la préparation de cette gra-

nulation fibreuse peut s'effectuer dans tout dispositif appro-

prié, la taille maximale des grains étant généralement de 6 mm.

Ce broyage peut toutefois être réglé également dans une gamne déterminée, par exemple un produit ayant une granulatior cc:,rise entre 2 et 3 m peut être obtenu tout simplement par broyage dans les dispositifs broyeurs classiques et éventuellement par tamisage

des granulations souhaitées. La matière granulaire ainsi obte-

nue a une densité de 0,7 à 1,75 g/cm3 et présente un volume de pores de l'ordre de grandeur de 35 à 75 %. La quantité du plastifiant éventuellement ajouté dans le stade (a) pour la préparation de cette granulation fibreuse dépend du dispositif de compactage utilisé dans le stabe (b). Par exemple lors de l'utilisation de méthylcellulose et d'un compactage dans une boudineuse, on ajoute une quantité de 4 parties en poids de méthylcellulose, la moitié de cette quantité de méthylcellulose

étant sous forme d'une solution à 5 % dans l'eau et l'autre moi-

tié étant ajoutée sous forme de méthylcellulose sèche. Mais si le compactage est effectué dans une boudineuse, la quantité

d'eau utilisée dans le stade (a) peut aller jusqu'à 100 par-

ties en poids.

La quantité d'eau utilisée pour la fabrication des profi-

lés de la présente invention doit être maintenue aussi faible que possible, de préférence seulement jusqu'à 15 parties en poids d'eau pour 100 parties en poids de fibres céramiques, et en particulier,de préférence,seulement 10 parties en poids d'eau pour 100 parties en poids de fibres céramiques sont

ajoutées, de sorte qu'une masse pâteuse est obtenue.

L'avantage dans l'utilisation d'un mélange de fibres cé-

miques et d'une granulation fibreuse repose sur le fait que, lors de la fabrication des profilés conformes à l'invention, il ne faut qu'une faible quantité d'eau. Dans ce cas, la quantité

d'eau dépend de la proportion de fibres céramiques et de granu-

lation fibreuse cuite dans le mélange, la quantité d'eau né-

cessaire étant d'autant plus faible que la proportion de granu-

lation fibreuse cuitedans le mélangetest plus grande. L'utili-

sation d'un mélange de 50 % en poids de fibres céramiques et de 50 % en poids de granulation fibreuse cuite s'est révélée

particulièrement avantageuse.

La masse pâteuse obtenue dans le stade (a) pour la fabri-

cation des profilés est, dans le stade du procédé conforme à la

présente invention1chargée dans une presse appropriéepar exem-

ple dans une presse à plateaux multiples ou une presse d'établi ou même une presse isostatiqueet est pressée pendant un temps

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approprié qui dépend du type de presse utilisée. Dans une

presse à plateaux multiples, la durée de pressaege est ge-

néralement de 5 à 20 secondes.

Il est essentiel que lors de la fabrication du profilé conforme à la présente inventiondans le stade {b)/ le compac- tage s'effectue à un facteur-de volurne d'au moins 3 si des

fibres céramiques sont seules u tilisées on ' un facteur de volu-

me d:au moins 1, 5 si un mélange de 30 parties en poids de granulation fibreuse cuite et de 20 parties en poids de fibres céramiques est utilisé. En utilisant.n m<lange de fibres céramiques et de granulation fibreuse dans d'autres proportions,

ce facteur minimum de compactage est cempris entre 3 et 1, 5.

La valeur préférée du facteur de com-ctage dans le cas o on utilise seulement les fibres cm.ram!ques est comprise entre 5 et 8 etdans le cas, ou on uti2ise un mélange de 80 parties en poids de granulaticn fibreuse et de 20 parties en poids de fibres céramiques est comprise entre 2, 5 et 4. Bien entendu pour d'autres proportions de fibres céramiques et de granulation

fibreuse cuite;dans un mélange, les facteurs de compactage avan-

tageux sont compris entre les valeurs limites mentionnées ci-

dessus. Le facteur maximal de volume de compactage, en utilisant seulement des fibres céramiquestva d'environ 12 à 14 tandis

que, en utilisant un mélange de 80 parties en poids de granu-

lation fibreuse et de 20 parties en poids de fibres céramiques,

sa valeur va de 6 à 8.

Dans le cas o les profilés conformes à l'invention sont fabriqués sous forme de dalles de fibres, celles-ci peuvent

présenter une épaisseur de 1 à 50 mm.

Après le pressage, les profilés dans le stade (c) du procédé de la présente invention sont séchés à des températures élevées, de préférence entre 110 et 180 C,puis ils peuvent être

durcis à des températures comprises entre 250 C et 6001C ou me-

me cuits à des températures comprises entre 800 C et 16500C. La température maximale de cuisson comme également la température

limite d'emploi dépend toutefois principalement des fibres cé-

ramiques utilisées dans le mélange de départ, et dans une faible

mesure des autres additifs réfractaires éventuellement présents.

Les fibres céramiques se présentent en leur état de li-

vraison sous forme d'une laine en vracmais elles sont en par-

tie fortement compactées. Pour permettre encore une meilleure liaison des fibres per le lient utilisé et un mreilleur mouillage de la surface par les liquides les moins concentrés, les fibres

sont avantageusement préparées avant le moulage.

Pour cela, desappareils mélangeurs comportant des têtes

mélangeuses tournant à grande vitesse, dits mélangeurs à tur-

bine, peuvent être utilisés, ce par quoi, les gros agglomérats existant dans les fibresen l'état de livraison sont désagrégés,

sans que les fibres soient fortement broyées d'une façon inad-

missible.

Dans le procédé de la présente invention, il est possi-

ble dans le cas o on n'utiLise pas de granulation fibreuse cuite, d'effectuer le stade (a) également dans un mélangeur à turbine de ce genre, c'est-à-dire dans un mélangeur comportant des têtes porte-lams tournant à grande vitesse, ce qui signifie que la désagrégation des fibres et leur mélangesont effectués

avec les autres constituants ajoutés dans ce stade (a), notam-

ment avec l'argile et/ou les autres constituants mentionnés,

éventuellement le liant phosphaté, les autres additifs réfrac-

taires, éventuellement le liant organique. Mais dans ce cas, seules les matières solides sèches sont ajoutées pour réaliser d'une part. la désagrégation des fibres agglomérées,et d'autre part, le mélangeage homogène des matières ajoutées. Ensuite, l'eau et éventuellement le liant utilisé sous forme de solution, sont

alors pulvérisés dans le récipient mélangeur puis mélangés.

Mais bien entendu, il est également possible d'effectuer la désagrégation des fibres céramiques tout d'abord dans un mélangeur à turbine puis d'ajouter dans un autre mélangeur, par

exemple un mélangeur Drais ou un mélangeurEirich les autres additifs.

Ce mode opératoire est particulièrement utilisé quand on se sert de verhiculite ou de corindon en forme de boulettes creuses comme autre additif réfractaire, car sinon un concassage de ces

ratières se produit,également lors de l'utilisation d'une granula-

ion fibreuse cuite dans le m6lange avEcles fibres céramiques.

Les profilés conformes à la présente invention possèdent avantage particulier que!par suite de leur teneur relativement élevée en fibres céramiques, ils présentent de très bonnes propriétés d'isolation thermique et à cause du compactage et

d'un facteur de volume d'au moins 3 ou 1,5 lors de leur fabri-

cation.ils présentent ue stabilité mécanique relativement bonne.

En outre, leur résistance au choc thermique (TWIB) est remar-

quable et s'élève à plus de 25 cycles.

La présente invention est expliquée en détail à l'aide

des exemples suivants.

Dans les exemples, on utilise des fibres céramiques du système A1203-SiO2 et;à cet effetune matière fibreuse A ayant 47 % de A1203 et 53 % de SiO2, avecux ttepératurede mise en oeuvre jusqu'à 1260 C et une matière fibreuse B appropriée pour des températures de mise en oeuvre plus élevées ayant 95 %

de A1203 et 5 % de SiO2.

Les mélanges sont préparés en partie dans un mélangeur à turbine qui est équipé d'une tête porte-lawes tournant à grande vitesse (3 000 tours/minute). Dans ce mélangeur, la matière

fibreuse est d'abord bien désagrégée et, par ailleurs,un gTniuat fi-

breux chargé unifornràent avec les constituants du mélange igitable et fluide,

se forme simultanément. Le mélange constitué par le granu-

lat fibreux est transformé en article fibreux au cours du traitement ultérieur sous presse ayant une densité apparente

plus ou moins élevée et une structure particulièrement homogène.

Avec un mélangeur qui est équipé de bras mélangeurs fonction-

nant à une vitesse relativement basse, par exemple un mélan-

geur Eirich, une désagrégation des fibres moins intense est par contre obtenue et on n'obtient pas un travail du mélange aussi homogène. La solution à 50 % de monophosphate d'aluminium est introduite dans le mélangeur sous forme de brouillard dans la région de la têteportelawestournant à grande vitesse. Ainsi, avec le plus faible volume de liquide,par exemple 10% en poids de MP-6,6 litres, un mouillage complet de la surface des agglomérats est

obtenu. L'eau est injectée ensuite de la même façon. L'eau dis-

sout la méthylcellulose sèche éventuellement présente et entral-

ne ainsi une bonne résistance à sec des ébauches.

de corps moulés Préparation de granulations fibreuses cuites: a) On mélange 100 parties en poids de fibres céramiques A, parties en poids d'argile liante, contenant 35 % en poids de A1203 et 1,5 partie en poids de méthylcellulose

sèche pulvérulente,dans un mélangeur Eirich"pendant 10 mi-

nutes. Ensuite, 10 parties en poids d'une solution à 50 % en poids de monophosphate d'aluminium et 2 parties en poids d'eau sont pulvérisées sur la masse dans le mélangeur, tout en poursuivant le mélangeage et mélangées pendant encore

minutes.

Le produit enlevé du mélangeur est pressé en un pro-

duit en forme de Jallesayant une épaisseur de 30 mm,dans une presse à plateaux multiples kà une pression de pressage de 30 N/mm2, ce qui fait qu'on obtient un compactage à un

facteur de 5,5.

Le produit en forme de dalles obtenu est séché ensuite à 110 C pendant 24 heures dans un four, puis cuit à des températures différentes à chaque fois pendant 24 heures,

puis broyé à une taille maximale des grains de 3 mm.

La granulation a les propriétés suivantes:

Tableau I

Température de cuisson ( C) 800 1350 1510 Densité apparente des grains R (g/cm3) 1,34 1,52 1,77 Poids spécifique S (g/cm3) 2,60 2,70 2,75 Volume de pores Pg (% en volume)47,7 43,7 35,6 b) Le mode opératoire de la préparation (a) est répété, mais

on utilise un mélangeur & turbine pour désagréger les fibres.

La pression de pressage dans le stade (b) est de 10 ou de N/mm2, le compactage est réalisé à un facteur de 4 et 5,

respectivement.

Après une cuisson à 1350 C pendant 24 heures et broya-

gejon obtient une granulation ayant les propriétés suivan-

tes:

Tableau II

Pression de pressage (N/mm) 10 15 R (g/cm) 0,7 1,02 Poids spécifique (g/cm3) 2,7 2,7 Pg (% en volume) 74 63 c) Le mode opératoire de la preparation (a) est répéte,mais la quantité de monophosphate d aluminiumr est alors de 15 parties en poids et la quantité d'eau est de 5 parties en poids, avec un temps de mélangeage ramené à 20 minutes. Après une cuisson à 1350 C pendant 24 heures et broyage à la gra- nulation désirée, celleci a les propriétés suivantes

Tableau IiI

R (g/cm3) 1,29 S (g/cm3) 2,69 Pg (% en volume) 53,8 d) Le mode opératoire de la préparation (a) est répétésmais on ajoute encore 8 Parties en poúds de farine de chamotte dans le premier stade. En outre, onl ajoute seulement 8,3

parties en poids de la so'ution à 50 % en poids de mono-

phosphate d'aluminium mais 4 parties d'eau dans le stade

de mélangeage.

La pression de pressage dans le stade de compactage est de 30 N/mm2, ce qui donne un compactage à un facteur de

volume de 5,2.

Le produit en forme de dalle5obtenutest séché à 180eC et les échantillons sont cuits à des températures différentes indiquées dans le tableauIV ciaprès. Ensuite, le produit séché ou cuit est broyé à une taille maximale des grains de 3 mm. La granulation obtenue a les propriétés suivantes:

Tableau IV

Température de traitement ( C) 180 800 1200 1300 1500 Densité apparente des grains, R (g/cm) 1,30 1,26 1,31 1,34 1,48 Poids spécifique (g/cm3) 2, 60 2,60 2,65 2,68 2,72 Pg (% en volume) 50,0 51,5 50,5 50,0 45,6 L'invention est maintenant expliquée en détail à l'aide

des exemples illustratifs mais non limitatifs ci-après.

EXEMPLE 1

On utilise la composition suivante: Parties en poids Fibres céramiques A (à 47 % en poids de A1203) 100 Argile liante (à 35 % en poids de A1203 10 Méthylcellulose sèche 1,5 Solution de monophosphate d'aluminium, (50 % en poids) 10 Eau 2 Les fibres céramiques A sont chargées avec l'argile liante et la méthylcellulose sèche dans le mélangeur'Eirich" puis traitées dans ce mélangeur pendant 20 minutes, ce qui fait qu'on obtient un mélange homogène. Ensuite, tout en continuant de mélanger, la solution de monophosphate d'aluminium puis

l'eau sont pulvérisées puis on continue de mélanger soigneuse-

ment. Ensuite, avec une pression de pressage de 30 N/mm2, on

* comprime en briques ayant comme dimensions 405 x 135 x 50 mm.

Le facteur de compactage est de 6,0.

Ensuite, les briques sont séchées pendant 4 heures à C puis cuites à diverses températures pendant des temps différents. Les propriétés mesurées sur les briques après la cuisson à différentes températures sont les suivantes:

Tableau V 800oC/8h 13500C/6h 1510oC/'6h R (g/cm3) 1,34 1,52 1,77 Pg (% en volume)

47,7 43,7 35,6 VM'(N/mm2) 1408 1303 5291 KBF (N/mm2) 5,0 4,4 8,2

TWB" > 25 > 25 - 25

HBF',1000 C (N/mm2) 4,7 6,6 11,6 HBF,. 1200 C (N/mm2) 6,2 5,9 9,6 Retrait après 24 h à 1400oC -3,19 -1,89

1500 C -6,94 -3,35 -0,16

1600oC -10,32 -7,70 -5,45 1350oC/6h 1510oc/6h Analyse chimique Al203 (%) 44,7 A203 SiO2 (S) 50,7

P205 (%) 2,95

Conductibilité thermique,WLF (W/m K à 700 C) 0,45 VM = module de déformation ^ KBF = résistance à la flexion à froid lTWB = résistance aux chocs thermiques "'XHBF = résistance à la flexion à chaud

EXEMPLE 2

On réalise le même mélange en opérant dans le mélangeur à turbinelet sous une pression de pressage plus faible etlaprès la cuisson à1350 C, on obtient des briques ayant les propriétés ci-après, les propriétés pour une pression de pressage de N/mm2 indiquées sont tirées du tableau V à titre comparatif:

Tableau VI

En Pression de pressage (N/mm2) Facteur de compactage Temperature de cuisson ( C) Durée de cuisson (h) R (g/cm3) Pg ( % en volume) KBF (N/mm2) HBF, 1000 C (N/mm2) HBF, 1200 C (N/mm) HBF, 1400 C (N/mm2) WLF, (W/m K à 700 C)

EXEMPLE 3

On utilise la composition xemple 1 6,0 1,52 43,7 4,4 6,6 ,9 0,45 ,4 1,34 58,0 4,1 ,6 0,25 Exemp le 2

10

4,4 3,5

1350 1350

24 24

1,02 0,7

63,0 74,0

0,9 0,7

2,0 0,8

2,3 0,9

0,20 0,16

suivante: Parties en noids Fibres céramiques A (à 47 % en poids de A1203) Argile liante (à 35 % en poids de A1203) 8000c/8h Méthylcellulose, sèche Monophosphate d'aluminium (solution à 50 % en poids) Eau Parties en poids 1,5 Dans le stade (a) du procédé de la présente invention, on utilise un mélangeur'Eirich. Les constituants secs sont tout d'abord chargés dans le mélangeur"Eirich"puis mélangés pendant minutes, ensuite la solution de monophosphate d'aluminium puis l'eau sont pulvérisées. Après avoir encore mélangé pendant

minutes, la masse est enlevée du mélangeur.

Comme pour l'exemple 1 précédent, le mélange est trans-

formé par compression en briques, dans une presse à une pression

de pressage de 30 U/mm2. Le facteur de compactage est de 5,2.

Les briques compactées sont séchées à 1100C pendant 4 heures puiscuites pendant 6 heures à 1350 C. Les propriétés déterminées sur les briques obtenues sont les suivantes:

Tableau VII

R (g/cm3) 1,29 Pg (% en volume) 53,8 HBF à 1000 C (N/mm2) 2,1 KBF (N/mm2) 2,6 WLF (W/m K à 700 C) 0,35 Une comparaison des briques fabriquées selon les exoeples 1, 2 ou 3 montre que,lors du traitement dans un mélangeur à turbine et à une pression de pressage égale, des profilés ayant une résistance à la flexion à froid plus élevée peuvent être

obtenus. Avec le traitement dans un mélangeur"Eirich, c'est-

à-dire sans désagrégation des fibres céramiques, il est avanta-

geux d'augmenter légèrement la quantité de liant phosphaté et également la quantité d'eau, la quantité d'eau devant être

avantageusement comprise entre 8 et 10 %.

EXEMPLES 4 et 5 On utilise les compositions.suivantes: Fibres céramiques B (à 95 % en poids de A1203) Argile liante (à 35 % en poids de A1203) Méthylcellulose sèche Solution de monophosphate d'aluminium Parties en poids

100

1,5 1,5 à 50 % en poids 12 15 Eau 3 5 La préparation de la composition s'effectue dans le

stade (a) suivant le mode opératoire de l'exemple 2, c'est-à-

dire en utilisant un mélangeur à turbine.

Le mélange obtenu dans le stade {a) est compacté en briques selon le mode opératoire de 3. exemple 2à une pression de pressage de 9 ou de 20 N/mt2, puis les briques sont séchées pendant 4 heures à 110 C puis cuites 24 heures à 1350cC. Les propriétés des briques ainsi obtenues sont les suivantes:

Tableau VIII

Exemple

R (g/cm) Facteur de compactage Pg (% en volume KBF (N/mm2) HBF, 900 C (N/mm2 HBF,1000 C (N/mm) HBF,1400 C (N/mm2) WLF (W/m K à 700 C)

EXEMPLES 6 à 9

On prépare la 0,52 3,5 84,2 0,9 0,8 0,7 0,19 composition suivante: Parties 1, 01 6,7 69, 4 1,9 3,4 0,35 en poids Fibres céramiques A (à 47 % en poids de A1203) Fibres céramiques B (à 95 % en poids de A1203) Argile liante (à 35 % en poids de A1203) Alumine très finement broyée, L 44 ym Méthylcellulose sèche Solution de monophosphate d'aluminium

à 50 %

Eau Parties en poids 1,5 Selon le mode opératoire de l'exemple 2, le mélange de l'exemple 6 est traité dans un mélangeur à turbine et à la pression de pressage mentionnée dans le tableau IX ci-après

est transformé en briques par compactage, selon le mode opéra-

toire de l'exemple 1. Dans les exemples 7 à 9, on utilise un mélangeur Eirich.' Après un séchage à 110 C pendant 4 heures, les briques

sont cuites pendant 24 heures à différentes températures men-

tionnées également dans le tableau. Les propriétés des bri-

ques ainsi obtenues sont indiquées dans le tableau.

Au lieu de compacter le mélange indiqué ici en briques ayant les dimensions indiquées dans l'exemple 1, ces mélanges sont compactés en dalles ayant les dimensions de 360 x 360 x 18 mm dans une presse hydraulique à plateaux multiples. Ces dalles représentent des produits réfractaires d'enfournement remarquablespar exemple lors de la cuisson des produits de

céramique fines ou de porcelaine.

Tableau IX

Exemple 6 Pression de pressage (N/mm2) Facteur de compactage Séchage ( C) Température de cuisson ( C) Propriétés: R (g/cm3) Pg (% en volume) KBF (N/mm2) HBF, 1000 C (N/mm2) HBF, 1400 C (N/mm2) 3,8 0,57 79, 9 0,4 0,8 0, 8 ,3 1,22 62,1 3,5 4,5 36 WLF (W/m K à 700 C) 0,22 0,47

EXEMPLE 10

On utilise la composition suivante:

8 9

,3 1,22 62,2 4,6 ,3 1,31 59,3 4,2

4,9 5,6

0,49 0,53

Granulation fibreuse (a) Fibres céramiques B Argile liante à 35 % de A1203 Alumine très finement broyée, z 44 Mm Oxyde de chrome très finement broyé, C 44 ym Solution de monophospahte d'aluminium (50 % en poids) Polyphosphate de sodium4solide Eau Parties en Poids 0,5 La granulation fibreuse, l'argile, l'alumine et l'oxyde de chrome sont chargés avec le polyphosphate de sodium solide dans un mélangeur"Eirich, puis 5 parties en poids d'eau sont pulvérisées et mélangées pendant 5 minutes. Ensuiteîles 20 parties en poids de fibres céramiques B sont ajoutées puis on

mélange encore pendant 10 minutes, ensuite la solution de mono-

phosphate d'aluminium est ajoutée et mélangée encore pendant minutes. Le mélange enlevé du mélangeur est comapacté en dalles de 405 x 135 x 15 mm1à une pression de pressage de N/mm2 puis séché 24 heures à 110 C et les dalles sont cuites

8 heures à 800 C ou à 1350 C. Sur le produit obtenu sont dé-

terminées les propriétés suivantes:

Tableau X

Température de cuisson (O C) 800 1350 R (g/cm) 1,8 1,8 Facteur de compactage 2,0 2,0 Pg (% en volume) 35,8 35,8 KBF (N/mm2) 2,65 6,4 HBF, 1000 C (N/mm 2) 4,5 7,0 WLF (W/m K à 700 C) 0,70 0,65

EXEMPLE 11

On utilise la composition suivante: Parties en poids Fibres céramiques A 100 Corindon en forme de boulettes creuses 3 mm 10 Argile à 35 % de A1203 5 Magnésie 2 Borophosphate solide 4,5 Eau 9

Les fibres sont tout d'abord désagrégées pendant 10 mi-

nutes dans un mélangeur à turbine. Ensuite, dans un mélangeur Eirich, le corindon en forme de boulettes creuses, l'argile et l'eau sont chargés, on les mélange pendant 5 minutes, puis

la magnésie et le borophosphate sont ajoutés et mélangés pen-

dant encore 5 minutes. Ensuite, les fibres désagrégées dans le mélangeur à turbine sont introduites dans le mélangeur

"Eirich'et mélangées pendant encore 20 minutes.

A partir du mélange obtenu, des dalles sont fabriquées selon le mode opératoire de l'exemple 10. Ces dalles sont

cuites à 800 C ou 1350 C après le séchage à 120 C. Sur le pro-

duit obtenu sont déterminées les propriétés suivantes:

Tableau XI

Température de cuisson ( C) 800 1350 R (g/cm3) 1,15 1,18 Facteur de compactage 4,1 4,1 Pg (% en volume) 51,9 54,6 HBF, 1000 C (N/mm2) 2,8 4,1 WLF (W/m K à 700 C) 0,63 0,65

EXEMPLE 12

On utilise la composition suivante: Parties en poids Fibres céramiques A 100 Argile liante 10 Lessive résiduaire sulfitique sèche 9 Eau 9 Dans un mélangeur Eirich' les fibres céramiques, l'argile

et la lessive résiduaire sulfitque solide sont mélangées pen-

dant 10 minutes puis l'eau est pulvérisée sur le mélange et mélangée pendant encore 10 minutes. A une pression de pressage de 30 N/mm 2, des briques sont compactées comme dans l'exemple 1. Après un séchage à 110 C pendant 24 heures, ces briques sont cuites à 800 C ou 1350 C. Sur les briques, les propriétés suivantes sont déterminées: Tableau XII Température de cuisson ( C) 800 1350 R (g/cm3) 1,18 1,28 Facteur de compactage 5,1 5,1 Pg (% en volume) 54,6 52,6 HBF, 1000 C (N/mm2) 1,5 2, 9 WLF (W/m K à 700 C) 0,27 0,28

Claims (10)

REVENDICATIONS

1.- Profilé ayant une grande stabilité mécanique aux

températures élevées, préparé à partir de la composition sui-

vante: 100 parties en poids soit de fibres céramiques, soit d'un mélange constitué par au moins 20 % en poids de fibres et jusqu'à 80 % en poids d'une granulation fibreuse cuite, 2 à 20parties en poids d'argile et/ou de Al 203 très finement divisé, et/ou de SiO2 très finement divisée, et/ou d'hydroxydes d'aluminium et/ou de magnésie très finement divisée et/ou de dioxyde de titane très finement

divisé et/ou d'oxyde de chrome très fine-

ment divisé, O à 8 parties en poids d'un liant phosphaté,calcul6es en P205, 0 à 10 parties en poid d'un liant organique,et 0 à 10 parties en poidsd'autres additifs réfracataires, mais o au moins 2 parties en poids d'un liant sont présentes, avec une densité de 0,5 à 1,8, une résistance à la flexion à chaud àlOOO0C d'au moins 0,8 N/mm2 une résistance au choc thermique d'au moins 25 refroidissements

brusques dans l'air.

2.- Profilé selon la revendication 1, caractérisé par

le fait qu'il contient de la bentonite comme argile.

3.- Profilé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il contient de la porcelaine pulvérisée, de la chamotte ou du corindon en forme de boulettes creuses,.comme

autre additif réfractaire.

4.- Profilé selon la revendication 1, caractérisé par

le fait qu'il contient du polyphosphate de sodium ou du mono-

phosphate d'aluminium comme liant phosphaté.

5.- Profilé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il contient de la méthylcellulose comme liant organique.

6.- Procédé pour la fabrication d'un profilé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que: a) 100 parties en poids, soit de fibres céramiques soit d'un mélange constitué par au moins 20 % en poids de fibres et jusqu'à 80 % en poids d'une granulation fibreuse cuite, sont soigneusement mélangéesavec 2 à 20 parties en poids d'argile et/ou de Al 203 très finement divisé et/ou de SiO2 très finement divisée et/ou d'hydroxydes d'aluminium et/ou de magnésie très finement divisée et/ou de dioxyde de titane très finement divisé et/ou d'oxyde de chrome très

finement divisé, 0 à 8 parties en poids d'un liant phospha-

té,calculéesen P205, 0 à 10 parties en poids d'un liant organique, mais o au moins 2 parties en poids d'un liant

sont présentes, ainsi qu'avec 0 à 10 parties en poids d'au-

tres additifs réfractaires ainsi qu'avec de l'eaudans un mélangeur, b) que le mélange obtenu dans le stade (a) est compacté par moulage à un facteur de volume d'au moins 3,si les fibres céramiques sont seules utilisées, ou à un facteur de volume d'au moins 1,51si un mélange de 80 parties en poids de granulation fibreuse et de 20 parties en poids de fibres céramiques est utilisé, et c) que le profilé fabriqué dans le stade (b) est séché et/ou

durci et/ou cuit.

7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le

fait que le compactage dans le stade (b) est effectué à un fac-

teur de 5 à 8,si les fibres céramiques sont utilisées seules, ou à un facteur de 2,5 à 4,si un mélange de 80 parties en poids

de granulation fibreuse et de 20 parties en poids de fibres cé-

ramiques est utilisé.

8.- Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que le compactage dans le stade (b) est effectué tout

en fabriquant des dalles de fibres.

9.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le

fait que des fibres préparées sont utilisées comne fibres céra-

miques.

10.- Utilisation des profilés selon l'une quelconque des re-

vendications 1 à 5, comme produitsréfractaire d'enfournement,

c'est-à-dire comme supportspour les objets à cuire.