FR2650271A1 - Procede de soudure ceramique et melange de poudres destine a un tel procede - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un procédé de soudure céramique, ainsi qu'à une poudre destinée à ce procédé, dans lequel du gaz oxydant et un mélange de poudres réfractaires et combustibles sont projetés contre une surface pour y former progressivement une masse réfractaire. La proportion de poudre combustible n'est pas supérieure à 15 % en poids du mélange total et elle comprend au moins deux métaux choisis parmi Al, Mg, Cr et Zr. La majeure partie en poids de la poudre réfractaire consiste en magnésie, en alumine et/ou en oxyde de chrome et les proportions molaires de silice et de CaO éventuellement présents dans la poudre réfractaire satisfont à l'expression [SiO2 ] % =< 0,2 + [CaO] %. L'invention s'applique en particulier à la formation de masses très réfractaires.
Description
1.
Proc6édé de soudure céramique et mélange de poudres -
destiné à un tel procédé Là présente invention se rapporte à un procédé de soudure céramique dans lequel du gaz oxydant et un mélange de poudres réfractaires et combustibles sont projetés contre une surface, le combustible brûle en dégageant suffisammnent de chaleur pour fondre ou ramollir au moins partiellement la poudre réfractaire et une masse réfractaire cohérente est formée progressivement contre cette surface. L'invention se rapporte également à une poudre pour soudure céramique, constituée d'un mélange de poudres réfractaires et
combustibles, destinée à être utilisée dans un procédé de soudure céramique.
Les procédés de soudure céramique peuvent être utiles pour la fabrication de nouvelles pièces réfractaires, par exemple des pièces aux formes assez compliquées, mais dans la pratique commerciale courante, ils sont le plus souvent utilisés pour revêtir ou pour réparer des structures réfractaires chaudes, telles que des fours de différents types. Ils permettent de réparer des surfaces réfractaires érodées (pourvu que ces surfaces soient accessibles) tandis que le four reste substantiellement à sa température de travail et. dans certains cas, même pendant que celui-ci est en fonctionnement. Il est en tout cas souhaitable pour ce travail dene pas avoir à refroidir délibérément la structure réfractaire en dessous
de sa 'température normale de travail. Le fait de pouvoir éviter un tel refroidis-
sement favorise l'efficacité des réactions de soudure céramique, évite une détério-
ration de la structure dûe à des contraintes thermiques créées par un tel refroidissement et/ou par le réchauffement ultérieur jusqu'à la température de
travail et contribue également à réduire les temps morts du four.
Dans les procédés de réparation par soudure céramique, de la poudre réfractaire, de la poudre combustible et du gaz oxydant sont projetés contre l'endroit à réparer, le-combustible brûle de manière que la poudre réfractaire soit au moins partiellement fondue ou ramollie. et une masse réfractaire de réparation est progressivement formée à' l'endroit à réparer. Le combustible utilisé est typiquement du silicium et/ou de l'aluminium, quoiqu'on puisse utiliser d'autres matières telles que du magnesium et du zirconium. La poudre réfractaire peut être 3 choisie de manière que la composition chimique de la masse de réparation soit aussi proche que possible de la composition du réfractaire à réparer, elle peut assi en différer, par exemple de manière à déposer un revêtement de plus grande réfractarité sur la structure de base. Dans la pratique usuelle, les poudres 2. combustible et réfractaire sont projetées au moyen d'une lance sous forme d'un
mélange dans un courant de gaz porteur oxydant.
En raison de la chaleur intense libérée par la combustion des poudres combustibles à ou près de la surface à réparer, cette surface ramollit ou fond s également, et il en résulte que la masse de réparation, qui est elle-même largement fondue, adhère fermement à la surface à réparer, et on obtient des
réparations efficaces et durables. Des descriptions de ces techniques de réparation
par soudure céramique peuvent être trouvées dans les brevets britanniques
N 1 330 894 et 2 110 200.
IO Jusqu'à ce jour, un des usages les plus répandus des procédés de réparation par la technique de soudure céramique a été la remise en état de fours à coke, fours qui sont constitués de réfractaires de silice. La poudre pour soudure céramique standard la plus utilisée est celle destinée à la réparation de réfractaires de silice et comprend de la silice, avec du silicium et, en option, de l'aluminium en tant que poudres combustibles. Les réfractaires de silice sont en fait les plus faciles -à réparer par la technique de soudure céramique. Ceci est au moins partiellement dû au fait que les réfractaires de silice ont un niveau de réfractarité relativement bas, de sorte que les températures (par exemple 1800 C ou plus) atteintes dans la zone de la réaction de soudure céramique permettent facilement la formation d'une masse de réparation adhérente et cohérente, et les impératifs de réfractarité de cette masse de réparation ne sont habituellement pas plus élevés que ceux de la
structure réfractaire de silice originale.
Nous avons constaté, cependant, que certains problèmes apparaissent lorsqu'on répare des matières très réfractaires ou dans d'autres cas lorsque les impératifs de réfractarité de la masse de soudure céramique sont particulièrement contraignants. A titre d'exemples de matières très réfractaires, on peut citer des réfractaires de chrome-magnésie, de magnésie-alumine, d'alumine-chrome, de magnésie-chrome, de chrome et de magnésie, des réfractaires à haute teneur d'alumine, et des réfractaires contenant une proportion considérable de zirconium
tels que du Corhart (marque commerciale) Zac (un réfractaire fondu alumine-
zircone-zircon). Pour obtenir la formation d'une masse de soudure céramique qui possède une réfractarité et/ou une composition s'approchant de ou équivalente(s) à celles de telles matières très réfractaires, il ne suffit pas d'utiliser toujours une
poudre pour soudure céramique standard telle que décrite ci-dessus.
Un problème particulier, qui survient dans le cas d'une masse de réparation de soudure céramique qui doit être soumise à des températures très élevées en cours d'utilisation, est d'éviter la présence d'une phase à l'intérieur de 3. la masse de réparation, qui possède un point de ramollissement ou de fusion insuffisamment élevé. La cohésion d'une masse de réparation contenant une telle phase est détériorée à des températures élevées et sa résistance à la corrosion à des températures élevées n'est pas aussi bonne qu'on serait en droit d'espérer. En général une phase réfractaire qui est relativement moins résistante physiquement à la chaleur sera également, plus facilement attaquée chimiquement à des
températures élevées.
Un des objets de la présente invention est de fournir un procédé de soudure céramique, ainsi qu'une poudre pour soudure céramique destinée à être 1o appliquée dans un tel procédé, qui ait pour résultat la formation d'une soudure dans laquelle l'apparition d'une phase de faible réfractarité est réduite, et peut
même, dans certaines formes de réalisation de l'invention, être évitée.
La présente invention se rapporte à un procédé de soudure céramique dans lequel du gaz oxydant et un mélange de poudres réfractaires et combustibles sont projetés contre une surface, le combustible brûle en dégageant suffisamment de chaleur pour fondre ou ramollir au moins partiellement la poudre réfractaire et une masse réfractaire cohérente est formée progressivement contre cette surface, caractérisé en ce que la poudre combustible est présente dans une proportion qui n'est pas supérieure à 15% en poids du mélange total et 2o x comprend au moins deux métaux choisis parmi l'aluminium, le magnésium, le chrome et le zirconium, en ce que au moins la majeure partie en poids de la poudre réfractaire consiste en un ou plusieurs oxyde(s) parmi la magnésie, l'alumine et l'oxyde de chrome, et en ce que les proportions molaires de silice et d'oxyde de calcium présents dans la poudre réfractaire, s'il échet, satisfont à l'expression suivante:
[SiO21% < Q,2 + [CaO]%.
invention se rapporte également à- une poudre pour soudure céramique, constituée d'un mélange de poudres réfractaires et combustibles, destinée à être utilisée dans un procédé de soudure céramique dans lequel du gaz oxydant et le mélange de poudres réfractaires et combustibles sont projetés contre une surface, le combustible bridle en dégageant suffisamment de chaleur pour fondre ou ramollir au moins partiellement la poudre réfractaire et une masse réfractaire cohérente est formée progressivement contre cette surface, caractérisée en ce que la poudre combustible est présente dans une proportion qui -35 n'est pas supérieure à 15% en poids du mélange total et comprend au moins deux métaux choisis parmi l'aluminium, le magnésium, le chrome et le zirconium. en ce que au moins la majeure partie en poids de la poudre réfractaire consiste en un ou 4. plusieurs oxyde(s) parmi la magnésie, l'alumine et l'oxyde de chrome, et en ce que les proportions molaires de silice et d'oxyde de calcium présents dans la poudre réfractaire, s'il échet. satisfont à l'expression suivante:
[SiO2Ic% < 0,2 + [CaO]%.
s L'utilisation d'une telle poudre dans un tel procédé donne naissance à une masse de soudure céramique qui est fortement résistante à des matières fondues telles que des métaux fondus et des scories métallurgiques, et du verre fondu. De telles soudures présentent une bonne résistance à des liquides et à des gaz corrosifs à des températures élevées telles que celles rencontrées par exemple o dans le travail ou la fabrication de l'acier, du cuivre, de l'aluminium, du nickel et du verre, et dans des creusets ou d'autres réacteurs chimiques exposés à l'action d'une flamme. De telles masses de soudure sont également capables de bien
adhérer à des structures de base à haut degré de réfractarité.
La perte occasionnelle de réfractarité dans une masse de soudure I5 céramique est souvent observée lorsqu'on utilise une poudre pour soudure contenant des quantités appréciables de silice ou de matières formatrices de silice, et elle peut être imputable à la formation d'une phase vitreuse, dans la masse de soudure, aux températures très élevées qui peuvent être atteintes pendant les réactions de soudure céramique. Une telle phase vitreuse présente souvent un point de fusion relativement bas et elle peut aussi être attaquée relativement facilement par de la matière fondue telle que des métaux en fusion, de la scorie et du verre fondu, et sa présence nuirait donc à la qualité de la soudure dans son ensemble. De la silice est souvent présente dans les réfractaires, que ce soit en tant que constituant ajouté délibérément ou en tant qu'impureté. En adoptant la présente invention, on limite la proportion de silice permise à une quantité qui tend à former une masse de soudure réfractaire dans laquelle une telle phase
vitreuse est fortement réduite ou évitée et dont la réfractarité est améliorée.
La réfractarité de la masse de soudure formée est améliorée si, ainsi qu'on le préfère, les proportions molaires de silice et d'oxyde de calcium présents dans la poudre réfractaire, s'il échet, satisfont à l'expression suivante: [SiO2]% < [CaO]%c. Ceci. empêche la présence d'une phase acide dans la soudure et améliore sa résistance à la corrosion par du verre fondu ou des scories métallurgiques. De préférence, la poudre réfractaire est substantiellement dépourvue de silice. L'adoption de cette caractéristique milite également contre la formation
de toute phase vitreuse à base de silice dans la masse de soudure formée.
Avantageusement, la poudre réfractaire projetée consiste substantiel-
5. lement en un ou plusieurs oxyde(s) parmi la zircone, la magnésie, l'alumine et l'oxyde de chrome. De telles matières sont capables de former des masses de très
haute réfractarité.
Selon la présente invention, la poudre combustible comprend au moins deux métaux choisis parmi l'aluminium, le magnésium, le chrome et le zirconiunm. De tels combustibles brûlent en donnant des oxydes qui sont de bonne qualité réfractaire et qui sont soit amphotères (alumine et zircone), soit basiques (magnésie ou oxyde de chrome) et dès lors, de tels combustibles contribuent à la formation d'une masse réfracaire qui est très résistante à la corrosion par du verre wo fondu ou des scories métallurgiques. Cette caractéristique de l'invention permet également une très grande flexibilité dans le choix d'éléments combustibles, et donc de l'oxyde réfractaire produit par la combustion de ces éléments, de sorte que la composition de la masse de soudure réfractaire éventuelle peut être
modifiée comme on le désire.
Avantageusement, la poudre combustible comprend de l'aluminium
avec un ou plusieurs élément(s) parmi le magnésiurn, le chrome et le zirconium.
L'aluminium présente d'excellentes caractéristiques de combustion pour le but que l'on poursuit, et il est également relativement facilement disponible sous
forme de poudre.
De préférence, aucun élément ne constitue plus de 80% en poids de la dite poudre combustible. On a remarqué que ceci présente l'avantage de permettre le contrôle des conditions dans lesquelles la combustion se produit. Par exemple, en adoptant cette caractéristique préférée, un ingrédient combustible principal très réactif est limité à 80%o du combustible total, et le reste du combustible, au moins 20% en poids, peut être constitué d'un élément
combustible qui réagit plus lentement pour contrôler la vitesse de combustion.
Inversement, un ingrédient combustible principal moins actif peut voir sa vitesse de réaction augmentée par l'addition d'au moins 20%o en poids d'un ou de
plusieurs élément(s) combustible(s) à réaction plus rapide.
Avantageusement, la poudre combustible comprend un alliage contenant au moins 30%o en poids d'un métal choisi parmi l'aluminium. le magnésium, le chrome et le zirconium, le reste de l'alliage étant constitué d'au moins un élément autre que ce métal choisi, cet élément étant également oxydable pour former un oxyde réfractaire.: L'emploi de particules d'alliage en tant que combustible est particulièrement avantageux car il permet le contrôle des
conditions dans lesquelles la combustion se produit..
Le mélange de poudres projeté ne- doit pas nécessairement être 6. totalement dépourvu de silicium pour éviter ou réduire la formation de phases siliceuses acides ou vitreuses de réfractarité relativement faible. Dans certaines
circonstances, du silicium peut être présent dans la poudre combustible. En fait.
- on a trouvé que l'emploi de silicium en tant que combustible peut être avantageux
s car il stabilise la manière dont les réactions de soudure céramique se déroulent.
Pour cette raison, dans certaines formes préférées de réalisation de l'invention. du silicium est présent dans le combustible sous forme d'un alliage de silicium et d'au moins un métal parmi l'aluminium, la magnésium, le chrome et le zirconium. Le silicium en tant que constituant d'alliage est capable d'avoir un effet favorable sur o la manière dont les réactions de combustion se déroulent pendant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Par exemple, du silicium dans un alliage avec du magnésium peut avoir l'effet de modérer la manière selon laquelle le magnésium
très actif brûle. En outre, parce qu'un alliage est un mélange intime de ses consti-
tuants, on favorise l'intimité des produits de réaction, et ceci milite contre la tendance du silicium à donner naissance à une phase acide ou vitreuse distincte à
l'intérieur de la masse de soudure céramique formée.
Dans d'autres formes préférées de réalisation de l'invention, à nouveau pour éviter l'introduction d'une phase siliceuse acide ou vitreuse dans la
masse de soudure formée, on préfère que la quantité molaire de silicium présente.
s'il échet. dans le mélange projeté n'est pas supérieure à la quantité molaire, s'il échet, de zirconium calculée en zirconium élémentaire.. A titre d'exemple, la poudre réfractaire pourrait contenir une proportion d'orthosilicate de zirconium (zircon) qui est un ingrédient de haute réfractarité tout-à-fait acceptable. En variante, ou en complément, la poudre combustible pourrait contenir une proportion de silicium élémentaire qui pourrait se combiner avec du zirconium du mélange ( sous forme de zirconium élémentaire. ou de zircone) pour former du
zircon, sans introduire une phasé acide dans la masse de soudure formée.
Dès lors, dans certaines de ces formes préférées de réalisation de l'invention, le combustible comprend du silicium élémentaire sous forme de particules ayant une dimension moyenne inférieure à 10prn, de préférence inférieure à 51am, et en ce que le mélange comprend des particules de zircone ayant des dimensions inférieures à 150m, ces particules de zircone étant présentes en une quantité molaire qui est au moins égale à la quantité molaire de
silicium élémentaire dans le mélange. On a trouvé que l'utilisation de cette carac-
téristique facultative de l'invention facilite la formation de zircon (orthosilicate de zirconium) dans la masse de soudure formée, celui-ci résultant des réactions de soudure céramique, de sorte que cette masse est substantiellement dépourvue de 7.
silice en tant que telle, et le risque de formation d'une phase vitreuse peu réfrac-
taire est faible. De cette manière, on peut bénéficier des avantages de l'utilisation de silicium en tant que combustible sans risque de rencontrer les désavantages de l'incorporation possible d'une phase siliceuse vitreuse ou acide dans la masse de soudure. Dans d'autres formes préférées de réalisation de l'invention, la
poudre combustible projetée est substantiellement dépourvue de silicium.
L'adoption de cette caractéristique évitera la formation de toute phase vitreuse à
base de silice dans la masse de soudure formée.
o Dans certaines formies préférées de réalisation de l'invention, la
poudre combustible projetée comprend du magnésium et de l'aluminium. L'oxy-
dation de l'aluminium et du magnésium en proportions appropriées peut générer
une chaleur amplement suffisante pour la mise en oeuvre du procédé de l'inven-
tion, et donne naissanceà la formation d'oxydes réfractaires qui peuvent être
1.5 incorporés dans une masse de soudure fortement réfractaire.
De préférence, la poudre combustible projetée comprend, en poids, plus d'aluminium que de magnésium; par exemple, l'aluminium peut être préent dans le combustible en une quantité molaire environ double de celle du magnésium. Ceci favorise la formation de spinelle (aluminate de magnésium) dans
la soudure. La spinelle est une matière hautement réfractaire très utile.
Avantageusement, le magnésium est incorporé dans la poudre combustible projetée sous forme d'alliage magnésium/aluminium. L'emploi d'une poudre d'alliage de ces métaux plutôt que d'un mélange de poudres favorise également la formation de spinelle plutôt que des oxydes séparés en tant que résultat des réactions de soudure céramique. La composition de l'alliage peut varier, ou on peut y ajouter de l'aluminium ou du magnésium supplémentaires afin de régler les proportions relatives d'aluminium et de magnésium dans la poudre
combustible si on le désire.
Dans d'autres formes préférées de réalisation de l'invention, la poudre combustible projetée comprend du chrome et de l'aluminium. De telles poudres combustibles sont utiles pour former des masses de soudure réfractaires à haute teneur en chrome, et avantageusement, la poudre combustible projetée
comprend, en poids, plus de chrome que d'aluminium.
De préférence, au moins 60%o, et dans certaines formes de réalisation, au moins 90%c en poids de la poudre combustible projetée est composée de grains ayant une dimension inférieure à 50pnam. Cette caractéristique favorise une combustion rapide et efficace de la poudre combustible pour former une masse de - 8.
soudure réfractaire cohérente.
Le procédé de l'invention est particulièrement avantageux pour traiter des réfractaires qui ont eux-mêmes un caractère basique plutôt qu'acide. et dès lors, l'application du procédé à la réparation d'une structure constituée de matière réfractaire basique est préférée. Différentes poudres pour soudure céramique spécifiques, conformes
à l'invention seront maintenant décrites à titre d'exemple seulement.
EXEMPLE 1
Une poudre pour soudure céramique comprend, en poids: lo Magnésie 82 %c Zircone 10 %c Alliage Mg/AI 5 % Grains d'aluminium 3 %c La magnésie utilisée est constitué de grains ayant une dimension allant jusqu'à 2mnm. La zircone est constituée de grains de dimension inférieure à pm. L'alliage Mg/AI contient nominalement 30% en poids de magnésium et %c d'aluminium les grains ont une dimension inférieure à 100pm et leur dimension moyenne est environ 421pmr et l'aluminium est sous forme de grains
ayant une dimension maximum nominale de 45pm.
La magnésie utilisée a une pureté de 99% en poids. Elle contient 0,8%c en poids d'oxyde de calcium et environ 0,05% en poids de silice. Le rapport
molaire SiO2/CaO dans la magnésie est donc 1:17,4.
Une autre composition de magnésie appropriée a une pureté de 98%c en poids. Elle contient 0,6% en poids d'oxyde de calcium, et 0,5%c en poids de
silice. Le rapport molaire SiO2/CaO dans la magnésie est donc 1:1,28.
Cette poudre peut être projetée à raison de 1 à 2 tonnes par heure au moyen d'une lance, bien connue dans la technique de soudure céramique en utilisant de l'oxygène en tant que gaz porteur, pour réparer un convertisseur d'aciérie formé de réfractaires basiques magnésiens, l'endroit de la réparation
étant à une température de 1400 C immédiatement avant la projection.
EXEMPLE 2
Une poudre pour soudure céramique comprend, en poids: Magnésie 82 % Zircone 10 % Grains d'aluminium 3 % Paillettes d'aluminium 3,5%c Grains de magnésium 1,5% 9. La magnésiela zircone et les grains d'aluminium ont les dimensions indiquées dans l'exemple 1. La composition de la magnésie est une de celles données dans l'exemple 1. Le magnésium a une dimension nominale maximum de grain d'environ 75pm et une dimension moyenne de grain inférieure à 45pm. Les paillettes d'aluminium ont une surface spécifique (mesurée par perméamétrie
Griffin) supérieure à 7000cm2/g.
Cettee poudre peut être projetée, comme on l'a décrit dans l'exemple 1, pour réparer un convertisseur d'aciérie formé de réfractaires magnésiechrome, l'endroit de la réparation étant à une température de 1400 C immédiatement
1o avant une telle projection.
EXEMPLE 3
Une poudre pour soudure céramique comprend, en poids: Oxyde chromique 82 %C Zircone 10 % - Alliage Mg/AI 5 % Grains d'aluminium 3 % L'oxyde chromique utilisé comprend des grains dont la dimension peut aller jusqu'à 2mnm. Les autres matières sont telles que décrites dans l'exemple 1. L'oxyde chromique utilisé est substantiellement dépourvu de silice,
seules des traces étant simplement décelées à l'analyse.
Cette poudre peut être projetée à raison de 150 à 200 kg/h au moyen d'une lance, bien connue dans la technique de soudure céramique, en utilisant de l'oxygène en tant que gaz porteur pour réparer un convertisseur pour cuivre formé de réfractaires magnésie-chrome, l'endroit de la réparationi étant à une
température de 1100 C immédiatement avant une telle projection.
EXEMPLE 4
Une poudre pour soudure céramique comprend, en poids: Oxyde chromique 82 % 30. Zircone 10 % Grains d'aluminium 3 % Paillettes d'aluminium 3,5% Grains de magnésium 1,5% L'oxyde chromique est tel que décrit dans l'exemple 3. Les autres
matières sont telles que décrites dans l'exemple 2.
Cette poudre peut être projetée à raison de 150 à 200 kg/h au moyen d'une lance, bien connue dans la technique de soudure céramique, en utilisant de 10. l'oxygène en tant que gaz porteur pour réparer un ajutage de dégazage d'acier formé de réfractaires magnésie-chrome, l'endroit de la réparation étant à une
température de 1100 C immédiatement avant une telle projection.
A titre de variante de cet exemple, le magnésium est remplacé par du s zirconium ayant une dimension moyenne de grain d'environ 10 à 151pLm. en prenant toutes les précautions voulues eu égard à la réactivité élevée bien connue
du zirconium.
EXEMPLE 5
Une poudre pour soudure céramique comprend, en poids:
Oxyde chromique 90 %-
Chrome 8 % Paillettes d'aluminium 2 %'c Le chrome est sous forme de grains ayant une dimension nominale
maximum d'environ 100pm et une dimension moyenne comprise entre 25 et 30pm.
is L'oxyde chromique est tel que décrit dans l'exemple 3. Les paillettes d'aluminium ont une surface spécifique (mesurée par perméamétrie Griffin) supérieure à 7000cm"/g. Cette poudre peut être projetée à raison de 40 kg/h au moyen d'une lance, bien connue dans la technique de soudure céramique, en utilisant de l'oxygène en tant que gaz porteur pour réparer des blocs réfractaires de Corhart (marque commerciale) Zac (aluminezircon-zircone fondu) disposés au niveau de la surface de la masse fondue dans un four de fusion de verre, l'endroit de la réparation étant à une température de 1500 C à 1600 C immédiatement avant une
telle projection.
La poudre convient également pour réparer du réfractaire au chrome (c'està-dire un réfractaire contenant plus de 25% d'oxyde chromique et moins de % de magnésie) également situé au niveau de la surface de la masse fondue
dans un four de fusion de verre.
EXEMPLE 6
Une poudre pour soudure céramique comprend, en poids: Magnésie- 72 % Zircone 10 % Carbone 3 % Grains d'aluminium 3 %c Alliage Mg/AI 1,5%c
Le carbone est du coke ayant un diamètre moyen d'environ 1,25mm.
Les autres matières sont telles que décrites dans l'exemple 1. Cette poudre peut 11. être projetée comme on l'a décrit dans l'exemple 1 pour réparer un convertisseur
d'aciérie formé de réfractaires magnésie-carbone.
EXEMPLE 7
Une poudre pour soudure céramique comprend, en poids: s Magnésie 82 %c Zircone 10 %9
Silicium 2 %-
Magnésium 4 %c Paillettes d'aluminium 2 % o10 Le silicium est sous forme de grains ayant une dimension moyenne de 4pnLm. La zirone a une dimension nominale maximum de 150pm. Les autres matières sont telles que décrites dans les exemples précédants. Cette poudre peur être projetée à raison de 150 kg/h pour réparer une poche d'aciérie en réfractaire
basique magnésien.
s5 ' EXEMPLE 8 Une poudre pour soudure céramique comprend, en poids: Alumine 92 %i Magnésium 2 % Grains d'aluminium 6 % Lualumine utilisée est une alumirie électrofondue contenant, en poids, 99,6% d'2Oa0 Elle contient 0,05%o de CaO et 0,02% de SiO2. Le rapport
molaire SiO2/Ca &) dans cette alumine est donc 1:2,68.
L'alumine a une dimension nominale maximum de 700pm et l'alumni-
nium et le magnésium ont des dimensions telles que décrites dans l'exemple 2.
Une telle poudre peut être utilisée comme on l'a décrit dans l'exemple 5 pour réparer des blocs réfractaires de Corhart (marque commerciale) Zac disposés en dessous du niveau de la surface de la masse fondue dans un four de fusion de verre après que le four ait été partiellement vidé pour donner accès au site de la réparation. En variante de cet exemple, l'alumine électrofondue est remplacée
par de l'alumine tabulaire.
L'alumine tabulaire utilisée a une dimension nominale maximum de 2mm, et elle contient, en poids, 99,5% d'A1203. Elle contient 0,073% de CaO et 0, 085% de SiO2. Le rapport molaire SiO2/CaO dans cette alumine est donc 1:0, 86, mais il est clair qu'elle satisfait à l'expression:
[SiO21% < 0,2 + ICaO]%.
EXEMPLE 9. -
12. Une poudre pour soudure céramique comprend. en poids: Magnésie 80 %Zircone 10 % Alliage Mg/Si 5 % Alliage Mg/AI 5 %o L'alliage magneésium/silicium contient des proportions égales en poids des deux éléments et a une dimension moyenne d'environ 40p1m. Les autres matières sont telles que décrites dans l'exemple 1. Cette poudre peut être projetée ainsi qu'on l'a décrit dans l'exemple 1 pour réparer une paroi réfractaire formée
o0 d'un réfractaire basique magnésien.
EXEMPLES 10 A 16
A titre de variante des exemples 1 à 4, 6, 7 et 9, la zircone est
remplacée par de l'alumine tabulaire telle que décrite dans l'exemple 8.
En variante des exemples 1, 3, 6, 9, 10, 12, 14 et 16, les particules d'alliage contenant 30%c de magnésium et 70%c d'aluminium ont une dimension maximum qui n'est pas supérieure à 75pm et une dimension moyenne inférieure à pm. Dans d'autres variantes, l'alliage contient des poids égaux de magnésium et d'aluminium. 13.
Claims (31)
1. Procédé de soudure céramique dans lequel du gaz oxydant et un mélange de poudres réfractaires et combustibles sont projetés contre une surface, le combustible brûle en dégageant suffisamment de chaleur pour fondre ou ramollir au moins partiellement la poudre réfractaire et une masse réfractaire cohérente est formée progressivement contre cette surface, caractérisé en ce que la poudre combustible est présente dans une proportion qui n'est pas supérieure à % en poids du mélange total et comprend au moins deux métaux choisis parmi l'aluminium, le magnésium, le chrome et le zirconium, en ce que au moins la majeure partie en poids de la poudre réfractaire consiste en un ou plusieurs I0. oxyde(s) parmi la magnésie, l'alumine et l'oxyde de chrome, et en ce que les proportions molaires de silice et d'oxyde de calcium présents dans la poudre réfractaire, s'il échet, satisfont à l'expression suivante:
[SiO21%; 0,2 + [CaO]7%.
2. Procédé de soudure céramique selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que les proportions molaires de silice et d'oxyde de calcium présents dans la poudre réfractaire, s'il échet, satisfont à l'expression suivante:
[SiO2]% <; [CaO]%.
3. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 ou
2, caractérisé en ce que la poudre réfractaire est substantiellement dépourvue de
silice.
4. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 à
3, caractérisé en ce que la poudre réfractaire projetée consiste substantiellement en un ou plusieurs oxyde(s) parmi la zircone, la magnésie, l'alumine et l'oxyde de chrome.
5. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que la poudre combustible comprend de l'aluminium avec un
ou plusieurs élément(s) parmi le magnésium, le chrome et le zirconium.
6. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 à
, caractérisé en ce qu'aucun élément ne constitue plus de 80%o en poids de la dite
poudre combustible.
7. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 à
6, caractérisé en ce que la poudre combustible comprend un alliage contenant au moins 30% en poids d'un métal choisi parmi l'aluminium, le magnésium, le chrome et lezirconium, le reste de l'alliage étant constitué d'au moins un élément autre que ce métal choisi cet élément étant également oxydable pour former un 14.
oxyde réfractaire.
8. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications I à
7, caractérisé en ce que tout silicium présent dans le dit combustible est sous forme d'un alliage de silicium et d'au moins un métal parmi l'aluminium, la
s magnésium, le chrome et le zirconium.
9. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que la quantité molaire de silicium présente, s'il échet, dans le mélange projeté n'est pas supérieure à la quantité molaire, s'il échet, de zirconium
calculée en zirconium élémentaire.
10. Procédé de soudure céramique selon la revendication 9, caracté-
risé en ce que le combustible comprend du silicium élémentaire sous forme de
particules ayant une dimension moyenne inférieure à lOpn,4 de préférence infé-
rieure à 5pm, et en ce que le mélange comprend des particules de zircone ayant des dimensions inférieures à '150pm, ces particules de zircone étant présentes en s5 une quantité molaire qui est au moins égale à la quantité molaire de silicium
élémentaire dans le mélange.
11. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 à
7, caractérisé en ce que la poudre combustible projetée est substantiellement
dépourvue de silicium.
12. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 à
11, caractérisé en ce que la poudre combustible projetée comprend du magnésium
et de l'aluminiunm.
13. Procédé de soudure céramique selon la revendication 12, caracté-
risé en ce que la poudre combustible projetée comprend, en poids, plus
d'aluminium que de magnésium.
14. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 12
ou 13, caractérisé en ce que le magnésium est incorporé dans la poudre combus-
tible projetée,sous forme d'alliage magnésium/aluminium.
15. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 à
11, caractérisé en ce que la poudre combustible projetée comprend du chrome et
de l'aluminium.
16. Procédé de soudure céramique selon la revendication 15, caracté-
risé en ce que la poudre combustible projetée comprend, en poids, plus de chrome
que d'aluminium.
17. Procédé de soudure céramique selon l'une des revendications 1 à
16, utilisé pour la réparation d'une structure constituée de matière réfractaire basique. 15. 18. Poudre pour soudure céramique,- constituée d'un mélange de poudres réfractaires et combustibles, destinée à être utilisée dans un procédé de
soudure céramique dans lequel du gaz oxydant et le mélange de poudres réfrac-
taires et combustibles sont projetés contre une surface, le combustible brile en dégageant sutdfisamment de chaleur pour fondre ou ramollir au moins partiel- lement la poudre réfractaire et une masse réfractaire cohérente est formée
progressivement contre cette surface, caractérisée en ce que la poudre combus-
tible estprésente dans une proportion qui n'est pas supérieure à 15% en poids du mélange total et comprend au moins deux mtétaux choisis parmi l'aluminium, le 1o magnésium, le chrome etie zirconium, en ce que au moins la majeure partie en poids de la poudre réfractaire consiste en un ou plusieurs oxyde(s) parmi la - magnésie, l'alumine et l'oxyde de chrome, et en ce que les proportions molaires de silice et d'oxyde de calcium présents dans la poudre réfractaire, s'il échet, satisfont à l'expression suivante:
i5 [SiO21% < 0,2 + [CaO]%.
19. Poudre pour soudure céramique selon la revendication 18, caractérisée en ce que les proportions molaires de silice et d'oxyde de calcium présents dans la poudre réfractaire, s'il échet, satisfont à l'expression suivante:
[SiO2I% [CaO]%.
-20. Poudre pour soudure céramique selon l'une des revendications i8
ou 19, caractérisée en ce que la poudre réfractaire est substantiellement
dépourvue de silice.
21. Poudre pour soudure céramique selon l'une des revendications 18
à 20, caractérisée en ce que la poudre réfractaire consiste substantiellement en un ou plusieurs oxyde(s) parmi la zircone, la magnésie, l'alumine et l'oxyde de chrome.
22. Poudre pour soudure céramique selon l'une des revendications 18
à 21, caractérisée en ce que la poudre combustible comprend de l'aluminium avec
un ou plusieurs élément(s) parml le magnésium, le chrome et le zirconium.
- 23. Poudre pour soudure céramique selon l'une des revendications 18
à 22, caractérsée en ce qu'aucun élément ne constitue plus de 80% en poids de la
dite poudre combustible.
24. Poudre pour soudure céramique selon l'une des revendications 18
à 23, caractérisée en ce que la poudre combustible comprend un alliage contenant au moins 30% en poids d'un métal choisi parmi l'aluminium, le magnésium, le chrome et le zirconium, le reste de l'alliage étant constitué d'au moins un élément autre que ce métal choisi, cet élément étant également oxydable pour former un 16.
oxyde réfractaire.
25. Poudre de soudure céramique selon l'une des revendications 18 à
24, caractérisée en ce que tout silicium présent dans le dit combustible est sous forme d'un alliage de silicium et d'au moins un métal parmi l'aluminium, la
s magnésium, le chrome et le zirconium.
26. Poudre de soudure céramique selon l'une des revendications 18 à
, caractérisée en ce que la quantité molaire de silicium s'il échet, présente dans le mélange projeté n'est pas supérieure à la quantité molaire, s'il échet. de
zirconium calculée en zirconium élémentaire.
27. Poudre de soudure céramique selon la revendication 26, caracté-
risée en ce que le dit combustible comprend du silicium élémentaire sous forme
de particules ayant une dimension moyenne inférieure à 10pm, de préférence infé-
rieure à 51am, et en ce que le mélange comprend des particules de zircone ayant des dimensions inférieures à 150pm. ces particules de zircone étant présentes en is une quantité molaire qui est au moins égale à la quantité molaire de silicium
élémentaire dans le mélange.
28. Poudre de soudure céramique selon l'une des revendications 18 à
24, caractérisée en ce que la poudre combustible projetée est substantiellement
dépourvue de silicium.
29. Poudre de soudure céramique selon l'une des revendications 18 à
28, caractérisée en ce que la poudre combustible projetée comprend du
magnésium et de l'aluminium.
30. Poudre de soudure céramique selon la revendication 29, caracté-
risée en ce que la poudre combustible projetée comprend, en poids, plus
2.5 d'aluminium que de magnésium.
31. Poudre de soudure céramique selon l'une des revendications 29
ou 30, caractérisée en ce que le magnésium est incorporé dans la poudre combus-
tible projetée sous forme d'alliage magnésium/aluminium.
32. Poudre de soudure céramique selon l'une des revendications 18 à
28, caractérisée en ce que la poudre combustible projetée comprend du chrome et
de l'aluminium.
33. Poudre de soudure céramique selon la revendication 32, caracté-
risée en ce que la poudre combustible projetée comprend, en poids, plus de
chrome que d'aluminium.
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