FR2652807A1 - Procede de soudure ceramique et lance destinee a la mise en óoeuvre d'un tel procede. - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de soudure céramique par projection contre une surface d'un mélange de particules réfractaires et de particules de combustible capable d'être oxydé pour former un oxyde réfractaire, dans un courant de gaz porteur gui contient suffisamment d'oxygène pour oxyder complètement les particules de combustible, en dégageant suffisamment de chaleur pour fondre superficiellement les particules réfractaires de manière qu'elles se lient pour former une masse céramique. On projette contre la surface (1) un courant gazeux additionnel (9) pour former un rideau gazeux (3') substantiellement continu entourant le dit courant de gaz porteur (7). L'invention s'applique en particulier à la formation de revêtements réfractaires sur des parties d'équipements qui sont spécialement susceptibles de subir une érosion intense.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de soudure céra-

mique et à une lance destinée à un tel procédé.

Des procédés antérieurs de soudure céramique ont été décrits dans

les brevets britanniques N 1 330 894 et 2 170 191 déposés par Glaverbel.

s La soudure céramique est particulièrement approprié à la formation in situ d'une masse réfractaire sur une paroi réfractaire de fours ou d'autres équipements réfractaires, en vue de la réparation à chaud de cette paroi. Elle est particulièrement utile pour réparer ou renforcer des parois ou des revêtements de

parois de fours de verrerie, de fours à coke, de fours de cimenterie ou de l'indus-

trie pétrochimique, ou d'équipements réfractaires utilisés en métallurgie des métaux ferreux ou non ferreux. De plus, la réparation peut être effectuée pendant le fonctionnement du four, comme par exemple la réparation de la superstructure d'un four de verrerie, ou pendant le cycle normal de fonctionnement de l'article réfractaire; par exemple, une poche de coulée d'aciérie peut parfois être réparée au cours de l'intervalle normal entre la vidange et le rechargement. Ce procédé est également utile pour la formation de composants réfractaires, par exemple pour le

surfaçage de métaux réfractaires ou autres substrats réfractaires.

Dans le procédé de soudure céramique tel qu'on le pratique, un mélange de particules réfractaires et de particules de combustible (la "poudre de soudure céramique") est acheminé le long d'une conduite d'alimentation, depuis

un magasin à poudre jusqu'à une lance d'o il est projeté contre une surface cible.

Le gaz porteur qui quitte l'orifice de sortie de la lance avec la poudre de soudure céramique (le "gaz porteur") peut être de l'oxygène pur (de qualité commerciale), ou il peut inclure une proportion d'un gaz substantiellement inerte tel que de l'azote, ou en fait un autre gaz. En tout cas, le gaz porteur quittant l'orifice de la lance avec la poudre de soudure céramique contient au moins suffisamment d'oxygène pour une combustion substantiellement complète des particules de combustible. Il n'est en tout cas pas essentiel que le courant gazeux dans lequel la poudre est introduite depuis le magasin d'alimentation ait la même composition que le gaz porteur qui quitte l'orifice de sortie de la lance. Une partie, ou en fait la totalité de l'oxygène requis dans le gaz porteur peut être introduit dans la conduite d'alimentation à un ou plusieurs endroit(s) entre le point d'introduction de la poudre et l'orifice de la lance. Le combustible utilisé consiste essentiellement en 2. particules d'une matière susceptible d'être oxydée de manière exothermique pour former un oxyde réfractaire. Des exemples de combustibles appropriés sont

l'aluminium, le silicium, le magnésium, le zirconium et le chrome. De tels combus-

tibles métalliques peuvent être utilisés isolément ou en combinaison. Le combus-

s tible brûle et de la chaleur est libérée par sa combustion pour fondre au moins

superficiellement les particules réfractaires de manière à former une masse réfrac-

taire fortement cohérente présentant une bonne adhérence à la surface cible.

i] est de pratique courante de choisir la poudre de soudure céramique de telle manière que le dépôt de soudure formé ait une composition chimique qui soit approximativement la même que celle de la surface cible. Ceci contribue à réduire le choc thermique à l'interface entre une soudure de réparation et le réfractaire réparé dû au cycle de température du four. Un tel choix de la poudre céramique contribue également à assurer que la qualité réfractaire de la masse de

soudure est suffisamment élevée pour l'emplacement o la réparation est effec-

tuée. Evidemment, il est également connu de choisir la poudre de soudure céra-

mique afin de former une réparation ou un surfaçage de qualité réfractaire plus

élevée que celle du réfractaire sur lequel la soudure est formée.

Lorsqu'on forme une masse réfractaire par un procédé de soudure céramique, une certaine porosité peut être incorporée dans la masse de soudure L'importance d'une telle porosité dépend en partie de l'habileté du soudeur, et des conditions dans lesquelles l'opération de soudure est effectuée. Une telle porosité peut être acceptable; en fait, dans certaines circonstances, elle peut être

avantageuse, puisqu'un niveau élevé de porosité favorise l'isolation thermique.

Cependant, un niveau excessif de porosité peut être nuisible à des endroits du four o le réfractaire est soumis à une action corrosive particulièrement importante, et spécialement à l'action corrosive ou érosive de matière fondue contenue dans le four. Le niveau de porosité qui est aceptable pour une pièce donnée de matière réfractaire dépend de la nature réfractaire inhérente de cette matière et des

conditions auxquelles elle est soumise à l'usage.

La présente invention est le résultat de recherches relatives à la

formation d'un surfaçage ou d'une réparation réfractaire sur des parties d'équipe-

ments qui sont particulièrement susceptibles de subir une érosion intense. Cette

érosion peut être dûe en particulier à de l'abrasion mécanique ou thermoméca-

nique, ou à de la corrosion en phase liquide ou gazeuse de la matière formant la

paroi, ou elle peut être dûe à une combinaison de ces effets.

Un exemple d'une telle exigence de bonne résistance à une érosion intense se trouve dans le domaine des fours de fusion de verre. La face interne des 3. blocs de cuve d'un four de verrerie au niveau de la surface du bain de verre en fusion constitue un exemple spécifique d'une surface réfractaire soumise à un phénomène d'érosion corrosive très intense. Cette face des blocs de cuve s'érode

très rapidement à un point tel que la moitié de l'épaisseur des blocs peut facile-

s ment, et relativement rapidement, être enlevée à cet endroit. Cette érosion est connue sous l'appellation technique "coup de sabre". Les blocs de cuve soumis à des températures très élevées, tels que les blocs de cuve du bassin de fusion et d'affinage du four, sont formés de matières hautement réfractaires telles que des matières réfractaires contenant une proportion élevée de zircone. Mais cependant,

o10 on est obligé de les refroidir énergiquement en continu pour atténuer l'érosion.

Les orifices ou les poches de coulée de métaux en fusion, tels qu'uti-

lisés dans la fabrication et le transport de métaux fondus, des poches "torpedo" par exemple, telles que celles utilisés en sidérurgie, des fours de fusion et d'affinage de cuivre, des convertisseurs tels que ceux utilisés en sidérurgie ou en métallurgie des non-ferreux, sont des illustrations d'autres surfaces réfractaires soumises à une érosion corrosive particulièrement importante. A ce titre, on peut également citer

les fours de cimenterie.

Un des principaux objets de la présente invention est de procurer un nouveau procédé de soudure céramique qui facilite la formation d'une masse de soudure réfractaire de haute qualité, présentant une bonne résistance à l'abrasion

et à la corrosion.

La présente invention se rapporte à un procédé de soudure céra-

mique dans lequel on projette contre une surface une poudre de soudure céra-

mique, comprenant un mélange de particules réfractaires et de particules de combustible qui est capable d'être oxydé pour former un oxyde réfractaire, dans un ou plusieurs courant(s) de gaz porteur qui contient au moins suffisamment

d'oxygène pour oxyder substantiellement complètement les particules de combus-

tible, en dégageant suffisamment de chaleur pour fondre au moins superficiel-

lement les particules réfractaires de manière qu'elles se Iient pour former une masse céramique contre la dite surface sous l'effet de la chaleur dégagée par l'oxydation des particules de combustible, caractérisé en ce qu'au moins un courant gazeux additionnel est projeté contre la dite surface pour former un rideau gazeux substantiellement continu entourant le(s) dit(s) courant(s) de gaz porteur. Il est assez surprenant que le soufflage de gaz supplémentaire de la manière décrite ait l'effet avantageux de permettre le formation de soudures céramiques de haute qualité et de bonne résistance à l'érosion et à l'abrasion, plus 4. facilement et de manière plus fiable qu'auparavant. L'obtention d'une soudure de haute qualité par le procédé de l'invention dépend moins de l'habileté du soudeur que lors de la formation d'une soudure par un procédé dans lequel le rideau gazeux est omis, mais qui est en tous autres points similaire. On attribue ce s résultat au fait que des soudures réalisées par un procédé selon l'invention ont tendance à présenter une porosité moindre que des soudures réalisées par un procédé dans lequel le rideau gazeux est omis, mais qui est en tous autres points similaire.

Les raisons de l'obtention de cet effet avantageux ne sont pas claires.

Une des possibilités est que le rideau gazeux isole la zone de la réaction de

soudure céramique de l'atmosphère ambiante du four, en évitant que cette atmos-

phère ait un effet nuisible sur ces réactions, et en conservant des conditions de travail uniformes dans la zone de réaction. Une autre possibilité est que le rideau

gazeux peut avoir un effet de trempe en réduisant la température du dépôt réfrac-

taire encore liquide, qui vient d'être formé, ce qui peut créer un refroidissement et une cristallisation favorables de la matière de soudure. Ceci, à son tour, peut réduire la tendance que du gaz se dissolve dans la masse de soudure céramique naissante tandis qu'elle est au moins partiellement fondue, pour former des pores, de sorte que tous les pores qui sont formés à l'intérieur de la masse de soudure sont de plus petite dimension et donc moins préjudiciables. Cependant, cette théorie va à l'encontre de l'enseignement courant de la technique, selon lequel il n'est pas souhaitable qu'un refroidissement rapide se produise afin d'éviter des problèmes de stratification dûs à des inhomogénéités dans les couches limites de matière déposées par les passes successives de la lance de soudage sur la surface

cible.

Le procédé selon l'invention est aussi très surprenant par le fait qu'on pourrait s'attendre, sachant la difficulté de maîtriser les conditions opératoires, à ce que la projection d'un rideau gazeux autour du courant de gaz porteur et donc autour de la zone o les réactions de soudure céramique se produisent et o la masse de soudure céramique se forme, perturbe la réaction exothermique qui est à

la base de cette formation de la soudure.

Au contraire, on s'est en réalité rendu compte qu'on disposait ainsi, d'un paramètre supplémentaire pour contrôler, pendant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les différents éléments qui entrent en jeu dans la zone de réaction pour former la masse réfractaire. On dispose donc d'un moyen d'action supplémentaire sur le déroulement de la réaction exothermique, ce qui

permet de mieux maîtriser la formation de la masse réfractaire.

5. On s'est aussi rendu compte que le rideau gazeux permettait de

réduire l'influence de l'environnement sur la zone de réaction. La zone de réac-

tion est notamment ainsi mieux à l'abri des turbulences qui peuvent régner dans l'atmosphère environnante. Ainsi par exemple, dans le cas fréquent o le procédé s est mis en oeuvre pendant le fonctionnement du four, la zone de réaction est rendue plus indépendante des perturbations créées par exemple par l'arrêt ou la

mise en marche d'un brûleur dans le voisinage de l'endroit de travail.

De plus, le rideau gazeux permet de confiner plus facilement le mélange de particules dans la zone de réaction de manière à concentrer et à intensifier la réaction de soudure céramique et conduit donc à la formation d'une masse réfractaire de haute qualité. Le rideau gazeux contribue à confiner la matière réfractaire projetée et les produits de la combustion du combustible dans la zone de réaction de sorte qu'ils sont facilement incorporés dans la masse de soudure formée. L'incorporation de tels produits de combustion dans la masse

réfractraire formée n'est pas un désavantage dans un procédé de soudure céra-

mique puisque ces produits sont eux-mêmes des oxydes réfractaires.

Le rideau gazeux peut être projeté à partir d'une multiplicité d'ori-

fices disposés annulairement autour de l'orifice ou des orifices de projection de la poudre. Evidemment de tels orifices nécessitent d'être peu espacés l'un de l'autre

de manière à produire un rideau substantiellement continu. Cependant, de préfé-

rence, le rideau gazeux est projeté sous forme d'un courant annulaire. L'utilisation

d'un orifice annulaire continu pour projeter un courant annulaire favorise l'effica-

cité du rideau et peut permettre la simplification de la construction du dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention. Un écran protecteur est donc formé autour du courant de gaz porteur, ce qui permet d'empêcher que de la matière, des gaz en particulier, provenant de l'atmosphère ambiante, pénètre dans le courant porteur contenant le gaz oxydant et le mélange de particules. Toute la zone de réaction exothermique et de projection du mélange dans son gaz oxydant porteur peut ainsi être isolée de l'ambiance pour éviter l'introduction de tout élément étranger et perturbateur pour la réaction exothermique, et cette dernière peut dès

lors aussi être mieux contrôlée.

Afin de former le rideau gazeux le plus efficace autour du gaz porteur et des particules entraînées, le rideau gazeux doit être éjecté par un ou plusieurs orifice(s) qui est ou sont espacé(s) de l'orifice ou des orifices d'éjection de gaz porteur, mais les différents orifices ne doivent pas être trop distants. La distance optimale dépend dans une large mesure de la dimension de l'orifice ou des orifices

d'éjection de gaz porteur.

6. Certaines formes de réalisation de l'invention sont essentiellement destinées à des réparations de petite ou moyenne dimension, ou à des situations impliquant des réparations importantes, mais o le temps disponible pour la réparation n'est pas un facteur critique, et les particules sont projetées par une s lance pourvue d'un orifice unique d'éjection de gaz porteur dont le diamètre est compris entre 8mm et 25mm. La surface de tels orifices est donc comprise entre 50 et 500mm2. De telles lances sont adaptées pour projeter de la poudre de soudure céramique sous un débit compris entre 30 et 300 kg/h. Dans certaines de ces formes préférées de réalisation o le gaz porteur est éjecté d'un orifice ayant une surface comprise entre 50 et 500mm2, le rideau gazeux est éjecté d'un ou de plusieurs orifice(s) espacé(s) de l'orifice d'éjection du gaz porteur d'une distance

de 5 à 20mim.

D'autres formes préférées de réalisation de l'invention sont essentiel-

lement destinées à des réparations à grande échelle qui doivent être effectuées rs dans un temps court et les particules sont projetées par une lance pourvue d'un orifice d'éjection de gaz porteur ayant une surface comprise entre 300 et 2300mm2. De telles lances sont adaptées pour projeter de la poudre de soudure céramique sous un débit allant jusqu'à 1000 kg/h,ou même davantage. Dans certaines de ces formes préférées de réalisation o le gaz porteur est éjecté d'un orifice ayant une surface comprise entre 300 et 2300mm2, le rideau gazeux est éjecté d'un ou de plusieurs orifice(s) espacé(s) de l'orifice d'éjection du gaz

porteur d'une distance de 10 à 30ram.

L'adoption de l'une ou l'autre de ces gammes d'espacements entre les orifices d'éjection du gaz porteur et du rideau gazeux favorise la formation d'une barrière nette et précise entre la zone de la réaction de soudure céramique et l'atmosphère ambiante tout en évitant substantiellement toute interférence entre les différents courants gazeux, en s'assurant qu'ils restent substantiellement

séparés jusqu'à ce qu'ils soient déviés par la surface cible.

Avantageusement, le rideau gazeux est projeté avec un débit sup&

rieur à la moitié du débit du courant de gaz porteur. L'adoption de cette caracté-

ristique facilite la formation d'un rideau épais et efficace. Le débit de projection du rideau gazeux peut par exemple être au moins les deux tiers du débit du courant de gaz porteur, ou il peut même être supérieur au débit du courant de gaz porteur. De préférence, la vitesse de projection (calculée à la pression

normale) du rideau gazeux est supérieure à un cinquième de la vitesse de projec-

tion du courant de gaz porteur. On mesure les débits volumiques de projection de 7. gaz en mètres cubes normaux par heure, et les vitesses d'éjection de gaz sont calculées à partir de ce débit volumique et de la surface de l'orifice- ou des orifices d'o le gaz est éjecté en prenant pour hypothèse que la pression du gaz dans le

courant est normale au moment o il quitte l'orifice. L'adoption de cette caracté-

s ristique permet de former un rideau gazeux efficace. Pour obtenir les meilleurs résultats, on a trouvé qu'il est préférable que la vitesse de projection (calculée à la pression normale) du rideau gazeux soit comprise entre un cinquième et trois cinquièmes de la vitesse de projection du courant de gaz porteur. L'adoption de cette caractéristique permet une turbulence faible de l'écoulement du courant de

gaz porteur et de matière dans la zone de la réaction de soudure céramique.

L'adoption de cette caractéristique implique en outre qu'il y a un gradient de vitesse de gaz depuis le courant de gaz porteur vers l'atmosphère ambiante moins abrupt que dans d'autres circonstances, et on a trouvé que ceci favorise la qualité de la soudure, peut-être parce qu'il y a moins de dilution du courant de gaz

porteur et des particules qu'il entraîne.

Dans certaines formes préférées de réalisation de l'invention, les courants gazeux sont projetés par une lance qui est refroidie par une circulation de fluide. Un tel refroidissement peut facilement être obtenu en pourvoyant la lance d'une chemise d'eau. Une telle chemise d'eau peut être disposée de manière à entourer un tube central ou des tubes d'alimentation en gaz porteur et en poudre de soudure céramique, tout en étant elle-même entourée par un passage annulaire pour l'amenée du rideau gazeux. La chemise d'eau peut être facilement construite en une épaisseur telle qu'elle assure l'espacement voulu entre l'orifice ou les orifices d'éjection du gaz porteur et l'orifice d'éjection du rideau gazeux. En variante ou en complément il peut y avoir une chemise d'eau qui entoure tous les tubes d'ejection de gaz de la lance. Dans l'un et l'autre cas, la température du rideau gazeux éjecté sera, en général, et lorsqu'on considère la réparation de fours

substantiellement à leur température de travail, nettement moindre que la tempé-

rature ambiante dans le four. Il peut être à une température qui est fortement

similaire à celle du gaz porteur.

Cette manière de procéder va totalement à l'encontre de la pratique

conventionnelle dans la technique de soudure céramique. Un des soucis perma-

nents lors de la mise en oeuvre de soudure céramique est d'éviter que la tempéra-

ture à la zone d'impact sur la surface cible soit trop basse pendant la formation de la masse réfractaire, suite par exemple à un contrôle inadapté des différents paramètres de la réaction exothermique. Une zone d'impact qui est trop froide peut par exemple conduire à des interruptions momentanées de la réaction 8. exothermique. On sait en particulier que cette tempéraure, si elle est trop basse, mène à la formation d'une porosité irrégulière et non contrôlée dans la masse de soudure réfractaire formé, de sorte que cette dernière est assez poreuse et offre peu de résistance à l'abrasion et à la corrosion. Cette porosité est particulièrement s évidente si la masse réfractaire est formée par plusieurs passages de la lance de projection. Lorsque la zone d'impact est déplacée sur la surface à traiter, au moins une partie de ce gaz relativement froid, en quantité suffisante pour former un écran efficace autour de la zone d'impact, tend à refroidir la surface qui a été traitée juste avant l'impact de la matière de soudure. Ceci n'est absolument pas recommandé dans la plupart des techniques de soudure si on veut obtenir un résultat acceptable. Il est totalement surprenant qu'il y ait avantage à projeter, selon cette caractéristique préférée de l'invention, un rideau de gaz refroidi contre la surface du substrat autour de la zone d'impact. Une telle projection de gaz tendra à avoir un effet de refroidissement vigoureux sur la zone d'impact et on pourrait dès lors s'attendre à ce que ce refroidissement conduise à la formation

d'une masse poreuse présentant peu de résistance à l'érosion.

Cependant, malgré ceci, on a observé expérimentalement que, de manière totalement inattendue, le paramètre de contrôle supplémentaire de la réaction exothermique procuré par l'adoption de l'invention permet de former des masses réfractaires denses plus résistantes à l'érosion que celles formées dans le passé par des procédés de soudure céramique, et cela particulièrement lorsqu'on fait usage d'une lance refroidie. Ce résultat est très surprenant puisqu'il va à l'encontre de l'opinion que les spécialistes se sont forgée dans ce domaine depuis

de nombreuses années.

La porosité de la masse réfractaire formée est un des facteurs essen-

tiels dans la détermination du niveau de résistance à l'érosion. La porosité fragilise de manière inhérente la structure de la masse réfractaire. En outre, les pores procurent des voies d'accès au milieu érosif, ce qui rend la matière réfractaire plus

sensible à l'érosion puisque le milieu érosif peut agir au sein de la masse.

Il faut également tenir compte d'une autre considération. Il est évident que les particules réfractaires projetées doivent être chauffées pour fondre au moins superficiellement de manière à former une masse de soudure homogène et la surface cible doit également être chauffée fortement pour permettre la meilleure liaison entre le dépôt et la surface. Cependant, si la température de la région cible est trop élevée, il y a un risque que le dépôt soit trop fluide pour rester

en place. Ce risque est évidemment plus important sur des surfaces cibles verti-

9. cales ou en surplomb. Le risque est également plus grand si la réaction de soudure céramique qui se produit à l'emplacement de travail est plus violente. Une telle réaction vigoureuse peut cependant être essentielle pour entretenir les réactions de soudure céramique, ou pour chauffer la surface cible suffisamment pour s obtenir une bonne liaison entre le dépôt de soudure céramique et cette surface, spécialement si la température de la surface cible n'est pas très élevée. On pense ici à des températures inférieures par exemple à 700 C. On peut rencontrer de telles températures dans des fours destinés à des procédés mis en oeuvre à des températures modérément élevées tels que des fours de cimenterie ou des réacteurs chimiques. On a observé en pratique que la projection d'un rideau gazeux relativement froid procure un moyen pour contrôler la température de la zone d'impact. Il est donc plus facile d'éviter que la masse réfractaire que l'on forme s'écoule suite à une température élevée dans la zone d'impact. Il est ainsi possible d'ajuster les différents paramètres pour créer une réaction exothermique très énergique qui donne une mise en oeuvre sûre du procédé et la formation d'une liaison efficace entre le dépôt et la surface cible, même lorsque cette dernière n'est pas à une température très élevée, tout en refroidissant la zone

d'impact pour éviter l'écoulement de la masse que l'on forme. Ceci facilite l'obten-

tion d'une soudure homogène.

L'effet de refroidissement du rideau gazeux peut aussi avoir un effet important supplémentaire en influençant la forme cristalline que la masse de

soudure prend lorsqu'elle se solidifie, et ceci peut offrir des avantages importants.

A titre d'exemple, un mélange fondu de silice et d'alumine tend à former de la mullite lorsqu'on le laisse refroidir lentement: si d'autre part, un refroidissement rapide se produit, l'alumine cristallise sous forme de corindon qui peut être retenu dans une phase siliceuse sans formation de mullite. Ceci également peut favoriser

la résistance à l'érosion de la masse de soudure formée.

On peut projeter différents gaz pour former le rideau gazeux requis, et le choix du meilleur gaz dépendra des circonstances. Quoiqu'on puisse obtenir de très bons résultats en utilisant du dioxyde de carbone ou de l'azote pour former

le rideau gazeux, certaines formes préférées de réalisation de l'invention préco-

nisent que le rideau gazeux comprenne de l'oxygène. On peut par exemple utiliser de l'air puisque celui-ci est très bon marché et largement disponible. Cependant, l'utilisation d'oxygène de qualité commerciale peut être préférée: cet oxygène est

habituellement présent pour la mise en oeuvre de l'opération de soudure céra-

mique, et il est plus efficace pour obtenir le but poursuivi. Si le rideau gazeux contient de l'oxygène, il peut procurer une réserve supplémentaire d'oxygène dans 10. le voisinage immédiat de la zone de la réaction de soudure céramique, et ceci facilite la combustion complète des particules combustibles utilisées. Ceci favorise

l'homogénéité à l'intérieur de la masse de soudure céramique et permet occasion-

nellement de réduire légèrement la proportion de combustible dans le mélange de

s poudre de soudure céramique. Cependant, on se rappellera que le gaz porteur lui-

même contient suffisamment d'oxygène pour oxyder substantiellement complè-

tement les particules de combustible et dès lors, comme on l'a indiqué cidessus,

l'emploi d'un gaz tel que du dioxyde de carbone ou de l'azote, qui est substantiel-

lement dépourvu d'oxygène, donne des résultats avantageux.

En fait, dans certaines circonstances, l'emploi d'un tel gaz peut être idéal. Certaines catégories de matière réfractaires contiennent des particules d'un matière oxydable telle que du carbone ou du silicium dans le but d'empêcher la diffusion d'oxygène au travers du réfractaire, ou pour d'autres raisons; par exemple des réfractaires magnésiens basiques contenant jusqu'à 10% en poids de particules de carbone sont utilisés en sidérurgie pour certains convertisseurs. S'il s'avère nécessaire de réparer un tel réfractaire, il est souhaitable de s'assurer que la réparation contienne aussi une certaine proportion de matière oxydable. Une telle réparation peut être effectuée par une technique de soudure céramique. Une

telle technique constitue l'objet du brevet britannique n 2 190 671 de Glaverbel.

De ce fait, dans certaines formes préférées de réalisation de l'inven-

tion, les particules projetées dans le courant de gaz porteur comprennent des particules d'une matière oxydable qui doit être incorporée en tant que telle dans la masse formée et le rideau gazeux est substantiellement dépourvu d'oxygène disponible. L'adoption de cette caractéristique a pour effet d'éviter

substantiel-

lement l'entraînement d'oxygène additionnel, provenant soit du rideau gazeux, soit de l'atmosphère ambiante, dans la masse de soudure qui se forme dans la zone de réaction. Ceci peut empêcher la combustion d'une telle matière oxydable, de sorte que le taux de matière oxydable laissée telle qu'elle dans la masse de

soudure déposée est accru.

Avantageusement, la matière combustible comprend un ou plusieurs élément(s) choisi(s) parmi l'aluminium, le silicium, le magnésium, le zirconium et le chrome. Toutes ces matières sont capables de brûler en dégageant une chaleur intense et de former un oxyde réfractaire. De tels éléments peuvent être utilisés seuls ou en combinaison, si nécessaire. En outre, des alliages de telles matières

peuvent être utilisés. Le fait d'allier un élément qui brûle très facilement et rapi-

dement avec un autre plus lent à brûler assure un mélange intime de ces éléments, et par un choix approprié des constituants de l'alliage, on peut obtenir une 11.

réaction plus stable qui se déroule à une vitesse davantage souhaitable.

Avantageusement, au moins 50% en poids des particules combus-

tibles ont une dimension inférieure à 50prm, et de préférence, au moins 90% en

poids des particules combustibles ont une dimension inférieure à SOpm. La dimen-

s sion moyenne des particules peut par exemple être inférieure à 15pm, et leur dimension maximum inférieure à 100oim, et de préférence inférieure à 50p.m. Les

particules combustibles s'oxydent donc facilement en générant une énergie calori-

fique intense dans un espace restreint, ce qui favorise l'obtention d'une bonne cohésion entre les particules de matière réfractaire. La faible dimension de ces particules combustibles favorise également leur combustion complète et par

conséquence l'homogénéité de la masse formée.

La préférence est donnée à la formation de masses de soudure céra-

mique dont la qualité réfractaire est particulièrement élevée, et à cette fin, on préfère qu'au moins la majeure partie en poids des particules réfractaires

projetées consiste en alumine, en zircone et/ou en magnésie.

L'invention s'étend à une masse de soudure céramique formée par un procédé selon l'invention, et elle comprend également un dispositif spécialement

adapté pour la mise en oeuvre du procédé.

De ce fait, la présente invention se rapporte à une lance comprenant un orifice de projection d'une poudre de soudure céramique dans un courant de gaz porteur le long d'un parcours de projection vers une surface, destinée à la mise en oeuvre d'un procédé de soudure céramique, caractérisée en ce qu'elle comprend un second orifice ou un groupe de seconds orifices de projection de gaz, qui est ou sont conformé(s), et disposé(s) et espacé(s) axialement et radialement par rapport à l'orifice de projection de la poudre de sorte que ce second orifice ou ce groupe de seconds orifices peut projeter du gaz de manière à former un rideau substantiellement continu qui entoure le parcours de projection de la poudre et lui

est globalement parallèle.

La lance selon l'invention est simple et elle permet de former faci-

lement un rideau gazeux autour de la zone d'impact du courant de gaz porteur entraînant la poudre, projeté par l'orifice d'éjection de la poudre. Cette lance selon l'invention procure à l'opérateur un paramètre supplémentaire de contrôle

en lui permettant d'obtenir une soudure céramique de haute qualité.

Le rideau gazeux peut être éjecté par un groupe d'orifices de projec-

tion disposés autour le l'orifice de sortie de la poudre, mais de préférence, le dit

second orifice de projection du rideau gazeux est un orifice annulaire continu.

Ceci constitue une manière simple, commode et efficace pour maintenir un rideau 12. gazeux autour du courant porteur comprenant le gaz oxydant et le mélange de particules. Un tel orifice annulaire ne doit pas nécessairement être strictement

circulaire. En fait, si on le désire, il peut avoir une forme rectangulaire.

Afin de former le rideau gazeux le plus efficace autour du gaz porteur s et des particules entraînées, le rideau gazeux peut être éjecté par un ou plusieurs orifice(s) qui est ou sont espacé(s) de l'éjection du gaz porteur, mais les différents orifices ne doivent pas être trop distants l'un de l'autre. La distance optimale dépend dans une large mesure de l'échelle des opérations auxquelles la lance est destinée. Certaines lances selon l'invention sont essentiellement destinées à des réparations de petite ou moyenne dimension, ou à des situations o le temps disponible pour la réparation n'est pas un facteur critique, et la lance est pourvue d'un orifice d'éjection de gaz porteur dont le diamètre est compris entre 8ram et mm, ou d'un groupe d'orifices ayant une surface totale de sortie comparable. La surface totale de tels orifices est donc comprise entre 50 et 500mm2. De telles lances sont adaptées pour projeter de la poudre de soudure céramique sous un débit compris entre 30 et 300 kg/h. Dans certaines de ces formes préférées de réalisation o l'orifice ou les orifices de projection de la poudre a/ont une surface totale comprise entre 50 et 500mm2, le second orifice ou chaque dit second orifice est espacé de l'orifice de projection de la poudre d'une distance de 5 à 20nant D'autres lances selon l'invention sont essentiellement destinées à des réparations à grande échelle qui doivent être effectuées dans un temps court et la lance est pourvue d'un ou de plusieurs orifice(s) d'éjection de gaz porteur ayant une surface totale comprise entre 300 et 2300mm2. De telles lances sont adaptées pour projeter de la poudre de soudure céramique sous un débit allant jusqu'à 1000 kg/h, ou même davantage. Dans certaines de ces formes préférées de réalisation o l'orifice de projection de la poudre a une surface totale comprise entre 300 et 2300mm2, le ou chaque dit second orifice est espacé de l'orifice de projection de

la poudre d'une distance de 10 à 30mm.

L'adoption de l'une ou l'autre de ces gammes d'espacements entre les orifices d'éjection du gaz porteur et du rideau gazeux favorise la formation d'une barrière nette et précise entre le zone de la réaction de soudure céramique et l'atmosphère ambiante tout en évitant substantiellement toute interférence entre

les différents courants gazeux.

Dans certaines formes préférées de réalisation de l'invention, une telle lance comprend une chemise destinée à la circulation de réfrigérant. Le réfrigérant préféré est de l'eau en raison de sa capacité calorifique et de sa grande 13. disponibilité. Une telle chemise d'eau peut être disposée de manière à entourer un tube central ou des tubes d'alimentation en gaz porteur et poudre de soudure céramique, tout en étant elle-même entourée par un passage annulaire pour l'amenée du rideau gazeux. La chemise d'eau peut être facilement construite en s une épaisseur telle qu'elle assure l'espacement voulu entre l'orifice ou les orifices

d'éjection du gaz porteur et l'orifice du rideau gazeux. En variante ou en complé-

ment, il peut y avoir une chemise d'eau qui entoure tous les tubes d'ejection de gaz de la lance. Dans l'un et l'autre cas, la température du rideau gazeux éjecté sera, en général, et lorsqu'on considère la réparation de fours substantiellement à leur température de travail, nettement moindre que la température ambiante dans le four. Il peut être à une température qui est fortement similaire à celle du gaz porteur. L'effet avantageux que cette disposition procure sur la formation d'une soudure céramique a déjà été expliqué. En outre, la présence d'une chemise

de refroidissement implique que la lance peut rester dans une ambiance à tempé-

rature élevée, telle que celle qui règne dans un four ou une autre structure réfrac-

taire à sa température de travail, pendant de longues périodes sans subir de surchauffe. Ceci présente des avantages pour des raisons opératoires, et contribue

à prolonger la durée de vie de la lance.

De préférence, la surface du second orifice est supérieure aux deux

tiers et inférieure au triple de la surface de l'orifice de projection de la poudre.

Une telle surface totale d'orifice(s) est avantageuse pour projeter un rideau gazeux à la vitesse optimale, en volume suffisant pour obtenir un rideau gazeux efficace. Des formes préférées de réalisation de l'invention seront maintenant décrites à titre d'exemple en se référant aux figures annexées, dans lesquelles: La figure 1 représente, de manière schématique, la zone de projection sur la surface d'un substrat pendant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; La figure 2 est une coupe schématique et partielle dans une lance de projection selon l'invention; et La figure 3 représente schématiquement un test d'érosion pratiqué

sur des masses réfractaires.

Dans la figure 1, la référence 1 représente une portion de la surface du substrat sur laquelle on désire former une masse réfractaire par projection, contre cette surface, d'un courant porteur comprenant du gaz oxydant ainsi qu'un

mélange de particules réfractaires et de combustible. Ce courant porteur rencon-

14. tre la surface 1 schématiquement selon une zone d'impact 2. Selon l'invention, on

projette en même temps contre la surface 1 un ou plusieurs jets gazeux périphé-

riques qui entourent la zone d'impact 2 pour former un rideau gazeux autour de

cette zone d'impact 2. Dans la figure 1, on a représenté schématiquement l'inter-

s section de ce rideau gazeux avec la surface 1 par une zone annulaire 3 qui entoure la zone d'impact 2 de manière contiguë. Il est évident qu'en pratique la zone annulaire 3 peut être légèrement espacée de la zone d'impact 2, ou au contraire la

zone annulaire 3 et la zone d'impact 2 peuvent s'interpénétrer partiellement.

Dans la figure 2, la tête de projection 4 de la lance 5 comprend un orifice central 6 pour projeter le courant 7 comprenant le mélange de particules dispersées dans le gaz porteur oxydant. Au lieu d'un seul orifice central 6, la lance peut inclure un groupe de plusieurs orifices pour projeter le courant 7. Une lance de projection comprenant un tel groupe d'orifices est par exemple décrite et revendiquée dans le brevet britannique N 2 170 122 (Glaverbel). La tête 4

comprend aussi, selon l'invention, des moyens périphériques de projection de gaz.

Dans le mode de réalisation montré à la figure 2, les moyens périphériques de projection de gaz comprennent un orifice annulaire 8 qui entoure, de manière espacée, l'orifice central 6 pour projeter un jet gazeux périphérique formant un courant gazeux annulaire 9 substantiellement continu. Le fourreau gazeux 9 forme le rideau gazeux 3' qui intercepte la surface 1 selon une zone annulaire 3. Dans un exemple spécifique, l'aire de l'orifice annulaire 8 est légèrement supérieure au double de l'aire de l'orifice central 6. Le mélange de particules, dispersées dans le gaz oxydant, est introduit par le tube d'alimentation 10 et le gaz du rideau gazeux périphérique est introduit par la canalisation 11. La lance 5 comprend également

une couronne externe de refroidissement 12 avec entrée et sortie d'eau de refroi-

dissement. Sur la figure 2, on a aussi représenté une couronne de refroidissement 13, avec entrée et sortie d'eau de refroidissement, qui maintient l'orifice annulaire 8 espacé de l'orifice central 6. Cette couronne de refroidissement peut toutefois être omise si on le désire et remplacée par exemple par un manchon permettant de maintenir l'orifice annulaire 8 espacé de l'orifice central 6, par exemple de 7mm. La figure 3 représente de manière schématique un test d'érosion sur

une masse réfractaire. Un barreau prismatique 14, découpé dans la masse réfrac-

taire à tester, est immergé partiellement dans un bain 15 de verre en fusion à

1550 C contenu dans un creuset (non représenté). Cette température est supé-

rieure à la température la plus élevée habituellement mise en oeuvre pour du verre sodo-calcique ordinaire en fusion dans un four de verrerie. Ce barreau est 15.

maintenu immergé et on observe son degré d'usure après 16 heures.

Exemple 1:

On doit réparer les blocs de cuve du bassin de fusion d'un four de s verrerie sans refroidir le four. Ces blocs sont fortement érodés, essentiellement au niveau de la surface du bain de verre en fusion o se forme le "coup de sabre". Ce sont des blocs électrofondus hautement réfractaires à base d'alumine et de zircone, dont la composition comprend en poids 50-51% d'alumine, 32-33% de zircone, 15-16% de silice et environ 1% d'oxyde de sodium et qui possède une densité totale de 3,84. Pour pouvoir atteindre cette surface, on descend le niveau de verre en fusion d'une vingtaine de centimètres. Pour effectuer la réparation, on projette un courant de gaz porteur comprenant du gaz oxydant ainsi qu'un

mélange de particules réfractaires et de combustible contre le bloc de cuve chaud.

On utilise un mélange de particules comprenant: 40-50% de ZrO2, 38-44% 1s d'A1203, 8-4% d'Al et 4-8% de Si, pourcentages en poids. Les particules de silicium sont des grains dont la dimension moyenne est de 6 Pm et dont la surface spécifique est de 5000 cm2/g. Les particules d'aluminium sont des grains dont la

dimension moyenne est de 5 pm et dont la surface spécifique est de 4700 cm2/g.

La dimension maximum des particules d'aluminium et de silicium n'excède pas

50 pm. Les particules de silicium et d'aluminium brûlent en dégageant suffisam-

ment de chaleur pour faire fondre au moins partiellement les particules réfrac-

taires de manière qu'elles soient soudées entre elles. Les particules réfractaires de zircone ont une dimension moyenne de 150 Pm et les particules réfractaires

d'alumine ont une dimension moyenne de 100,um.

Pour tester la résistance àla corrosion par le verre de la masse réfrac-

taire qui sera formée sur la surface des blocs de cuve du four, on réalise tout d'abord une masse réfractaire sur la surface d'un bloc de cuve de réserve, ou d'un substrat approprié, porté à 1500 C dans un four d'essai, par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Pour ce test, on utilise en poids 8% de Si et 4% d'AI

dans le mélange.

Le mélange des particules dispersées dans le gaz oxydant est projeté

par la lance 5 montrée à la figure 2. Il est introduit par le tube d'alimentation 10.

L'orifice central 6 de projection de la poudre est circulaire et il a une aire de 113 mm2. Le mélange est projeté selon un débit de 30 kg/h avec de l'oxygène

comme gaz oxydant à raison de 25 Nm3/h. Le courant gazeux porteur 7 compre-

nant le mélange de particules et le gaz oxydant atteint la surface 1 à traiter selon une zone d'impact 2. Selon l'invention, on projette également contre cette surface 16. 1 un jet gazeux périphérique qui forme un rideau gazeux 3' autour de la zone d'impact 2. Dans cet exemple, le jet gazeux périphérique est constitué par de l'oxygène pur projeté par l'orifice annulaire 8 selon un débit de 40 Nm3/h sous forme d'un fourreau gazeux 9 qui entoure le courant 7 le long de son trajet depuis s la tête 4 de la lance 5 jusque la zone d'impact 2. L'orifice annulaire 8 possède une section circulaire et il a une aire de 310 mm2. L'orifice annulaire 8 est espacé de

l'orifice de projection de la poudre d'une distance comprise entre 6 et 13mm.

Pendant la mise en oeuvre du procédé, le rideau gazeux 3' a fourni un moyen d'action supplémentaire sur l'évolution de la réaction exothermique et la

formation de la masse réfractaire. La réaction exothermique est stable et relati-

vement bien délimitée. La porosité totale de la masse formée est de 9% et sa

porosité apparente ou porosité ouverte est de 1,5%. En tant qu'expressions utili-

sées dans la présente description, la "porosité apparente" est mesurée par une

méthode analogue à de l'immersion et tient donc uniquement compte des pores ouverts dans la masse réfractaire; la "porosité totale" tient également compte des

pores fermés dans la matière réfractaire. La densité apparente de la masse réfrac-

taire formée, c'est-à-dire la densité de la masse avec sa porosité telle qu'elle existe, est de 3,5. La densité totale ou densité absolue de cette masse, c'est-à-dire la densité de la matière réfractaire elle-même mesurée sur un échantillon broyé

finement pour éliminer l'influence des pores, est de 3,85.

On découpe un barreau prismatique 14 (figure 3) de 20x20x120 mm dans cette masse réfractaire. Ce barreau-test est maintenu partiellement immergé dans un bain 15 de verre en fusion à 1550 C contenu dans un creuset (non

représenté). On observe le degré d'usure de ce barreau après 16 heures.

A titre de comparaison, on a réalisé un échantillon témoin de dimen-

sion identique qui a été également maintenu partiellement immergé dans le même bain de verre en fusion à la même température. Pour faciliter la comparaison, l'échantillon témoin et le barreau-test ont été représentés schématiquement selon un seul et même barreau 14 sur la figure 3. L'échantillon témoin est un barreau prismatique qui a été découpé dans une masse réfractaire formée de la même

manière que la masse réfractaire de l'exemple 1 sauf que le rideau gazeux périphé-

rique était omis, c'est-à-dire une masse réfractaire formée par un procédé sortant du cadre de la présente invention. La masse réfractaire ainsi formée présente une porosité totale de 19,7% et une porosité apparente de 3,5%. Elle possède une

densité apparente de 3,03 et une densité absolue de 3,77.

Après 16 heures, le barreau 14 de l'échantillon témoin prend une forme représentée schématiquement par le trait interrompu 16. On constate que 17. la portion submergée 17 du barreau 14 a subi une corrosion importante due à son immersion dans le bain de verre et que les arêtes du prisme sont arrondies. On

constate que la surface 18 du bain 15 de verre en fusion a érodé fortement l'échan-

tillon pour lui donner une forme particulière en "coup de sabre" 19. Le diamètre s du barreau au niveau du centre du "coup de sabre" est approximativement réduit

au tiers de sa valeur nominale.

Le barreau 14 découpé dans la masse réfractaire formée par la mise

en oeuvre du procédé selon l'invention prend, après 16 heures, la forme repré-

sentée par le trait interrompu 20. On constate une érosion nettement moindre de o la partie submergée. Les arêtes du prisme sont très peu arrondies. Le "coup de sabre" 19 est très nettement moins prononcé que pour l'échantillon témoin. Le

diamètre du barreau au niveau du centre du "coup de sabre" est réduit approxima-

tivement seulement aux deux tiers de sa valeur nominale. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention a donc permis la réalisation d'une masse réfractaire

nettement plus résistante à l'érosion que la masse formée par le procédé antérieur.

L'examen au microscope d'une section pratiquée dans ce barreau montre éga-

lement qu'il n'y a pratiquement pas de phases métalliques résiduelles, ce qui montre que l'oxydation des particules métalliques est pratiquement complète. Cet aspect est très favorable pour une masse réfractaire qui doit être en contact avec le verre fondu car il est connu que le contact des phases métalliques avec le verre en

* fusion est une source possible de développement de bulles dans le verre.

Exemple 2:

A titre de variante de l'exemple 1, on réalise une masse réfractaire de la même manière que dans l'exemple 1 excepté que le débit d'oxygène du courant porteur 7 est de 30 Nm3/h et le débit d'oxygène du rideau gazeux périphérique 9 est de 20 Nm3/h. La masse réfractaire formée possède une porosité apparente de 2%, une porosité totale de 8,3%, une densité apparente de 3,56 et une densité

totale de 3,88.

Dans cette masse, on a découpé un barreau prismatique 14 que l'on a

partiellement immergé dans le bain 15 de verre en fusion contenu dans le creuset.

Après 16 heures, le test d'érosion montre une érosion similaire à la masse de

l'exemple 1. Le barreau prend la forme montrée par le trait interrompu 20.

L'examen au microscope d'une section pratiquée dans ce barreau montre aussi

qu'il n'y a pratiquement pas de phases métalliques résiduelles.

Exemple 3: On a réalisé une masse réfractaire de la même manière que dans l'exemple 1, excepté que le rideau gazeux 9 était formé de gaz carbonique projeté 18. selon un débit de 20 Nm3/h et que l'oxygène du courant 7 était projeté selon un débit de 30 Nm3/h. On a constaté également que la réaction exothermique était stable et relativement bien délimitée. La masse réfractaire formée présentait une porosité apparente de 1,5%, une porosité totale de 4,6%, une densité apparente

s de 3,5 et une densité absolue de 3,67.

Dans cette masse, on a découpé un barreau prismatique 14 que l'on a

partiellement immergé dans le bain 15 de verre en fusion contenu dans le creuset.

Apres 16 heures, le test d'érosion montre aussi une érosion similaire à la masse de l'exemple 1. Le barreau a pris sensiblement la forme montrée par le trait

interrompu 20.

Exemple 4:

On a réalisé une masse réfractaire de la même manière que dans l'exemple 1, excepté que le rideau gazeux 9 était formé d'azote projeté selon un débit de 18 Nm /h et que l'oxygène du courant porteur 7 était projeté selon un débit de 30 Nm3/h. On a constaté également que la réaction exothermique était stable et relativement bien délimitée. La masse réfractaire formée présentait une porosité apparente de 2,5%, une densité apparente de 3,5 et une densité réelle de 3,69. Dans cette masse, on a découpé un barreau prismatique 14 que l'on a

partiellement immergé dans le bain 15 de verre en fusion contenu dans le creuset.

Après 16 heures, le test d'érosion montre aussi une érosion similaire à la masse de l'exemple 1. Le barreau a pris sensiblement la forme montrée par le trait

interrompu 20.

Exemple 5:

Pour effectuer une réparation de consolidation dans une voûte de four formée de briques de silice à une température d'environ 1500 C, on utilise le mélange suivant: 87% de particules réfractaires de silice, 12% de particules

combustibles de silicium et 1% de particules combustibles d'aluminium, pourcen-

tages en poids. Les particules de silicium et d'aluminium ont chacune une dimen-

sion moyenne inférieure à 10,um, la surface spécifique du silicium étant de 4000 cm2/g et celle de l'aluminium étant de 6000 cm2/g. La dimension maximum

des particules d'aluminium et de silicium n'excède pas 50 um.

Ce mélange est projeté en mettant en oeuvre le procédé selon l'inven-

tion. Le mélange de particules est introduit avec de l'oxygène pur par le tube d'alimentation 10, à raison de 35 kg/h de matière et 25 Nm3/h d'oxygène, pour

être projeté sous forme du courant porteur 7. Selon l'invention, on projette éga-

lement contre la surface 1 à traiter un jet gazeux périphérique qui forme un rideau 19.

gazeux 3' autour de la zone d'impact 2. Dans cet exemple, le jet gazeux périphé-

rique est constitué par de l'oxygène pur projeté selon un débit de 30 Nm3/h sous forme d'un rideau gazeux 9 qui entoure le courant 7 le long de son trajet depuis la tête 4 de la lance 5 jusque la zone d'impact 2. Dans la masse formée, on ne

s retrouve pratiquement pas de métal imbrulé.

A titre de comparaison, on a formé une masse réfractaire en projetant le même mélange que ci-dessus à raison de 30 kg/h avec un même débit d'oxygène

de 25 Nm3/h. Pour cette comparaison, on a toutefois omis le jet gazeux périphé-

rique d'oxygène.

Pendant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on s'est

rendu compte que le rideau gazeux 3' fournissait un moyen d'action supplémen-

taire pour contrôler la formation de la masse réfractaire n'existant pas dans le cas de l'essai de comparaison. D'autre part, le rideau gazeux 3' isolait la zone d'impact 2 de sorte que les turbulences de l'ambiance dues au fonctionnement du four pendant la réparation n'agissait pratiquement pas sur la formation de la masse réfractaire. La réaction exothermique était plus stable et mieux confinée, et il n'y

avait pas de fonctionnements intermittants de la réaction exothermique.

Exemple 6:

On doit effectuer une réparation dans un convertisseur de cuivre de l'industrie métallurgique des non-ferreux. On procède de la même manière que pour l'exemple 5, excepté que le mélange a la composition suivante en poids: 40%

de particules d'oxyde de chrome, 48% de particules de magnésie et 12% de parti-

cules d'aluminium. Les particules d'aluminium ont une dimension maximum

nominale de 45 pm et une surface spécifique supérieure à 3000 cm2/g. Les parti-

cules réfractaires ont toutes une dimension maximum inférieure à 2 mnm. Cet exemple de réalisation a montré également que, par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le rideau gazeux fournissait un moyen d'action supplémentaire pour contrôler le déroulement de la réaction exothermique et la formation de la

masse réfractaire. La réaction exothermique est stable et bien confinée.

A titre de variante, l'orifice annulaire 8 de la tête de projection 4 a été remplacé par une série d'injecteurs projetant des jets gazeux qui se rejoignent pour former le rideau gazeux 3'. De très bons résultats ont aussi été obtenus avec cette

lance de projection.

Exemple 7:

On désire former une masse réfractaire ayant la composition la plus proche possible du réfractaire de base sur une paroi de convertisseur d'aciérie constituée de briques de magnésie - carbone composée de 90% en poids de MgO 20. et de 10% de carbone. La paroi est à une température de 900 C. On projette sur ces briques un mélange de particules comprenant des particules carbonées. Le mélange est projeté à raison de 500kg/heure dans un courant gazeux oxydant contenant 70% en volume d'oxygène. Le mélange a la composition suivante: s MgO 82% en poids Si 4% AI 4% C 10% Les particules de silicium ont un diamètre moyen de loIl et une surface spécifique de 5000cm2/gr. Les particules d'aluminium ont un diamètre moyen de 10[t et une surface spécifique de 8000cm2/gr. Les particules de carbone sont des particules

formées par broyage de coke et leur diamètre moyen est de 1,25mm. Les parti-

cules de MgO ont un diamètre moyen de lmm. Selon l'invention, on forme un rideau gazeux autour de la zone d'impact du courant comprenant les particules dispersées dans le gaz oxydant sur la paroi du convertisseur en projetant du CO2 avec un débit supérieur à la moitié du débit de gaz oxydant pour former un rideau gazeux autour du dit courant. Pendant la mise en oeuvre du procédé, on a constaté que la réaction exothermique était stable et bien confinée. Les particules de carbone projetées ne s'oxydent pas totalement de sorte que la masse formée contient environ 5% de carbone. Sans le rideau gazeux formé par le jet de CO2

périphérique, la masse formée ne contient qu'environ 3% de carbone. Dans un variante de forme de réalisation, une lance destinée à projeter de

la poudre de soudure céramique sous un débit compris entre 900kg/h et 1000kg/h est pourvue d'un orifice central de projection de poudre 6 ayant un

diamètre de 53mm, et donc une surface de 2206mm2. La lance comprend éga-

lement un orifice annulaire d'éjection du rideau gazeux ayant une surface de 1979mm2, et espacé de 13mm de l'orifice de projection de la poudre, par exemple au moyen d'un manchon adapté à l'extrémité du tube central ou au moyen d'une couronne de refroidissement 13. La lance comprend également une couronne

externe de refroidissement 12.

21.

Claims (20)

Revendications

1. Procédé de soudure céramique dans lequel on projette contre une surface une poudre de soudure céramique, comprenant un mélange de particules réfractaires et de particules de combustible qui est capable d'être oxydé pour former un oxyde réfractaire, dans un ou plusieurs courant(s) de gaz porteur qui

s contient au moins suffisamment d'oxygène pour oxyder substantiellement complè-

tement les particules de combustible, en dégageant suffisamment de chaleur pour fondre au moins superficiellement les particules réfractaires de manière qu'elles se lient pour former une masse céramique contre la dite surface sous l'effet de la chaleur dégagée par l'oxydation des particules de combustible, caractérisé en ce 1o qu'au moins un courant gazeux additionnel est projeté contre la dite surface pour former un rideau gazeux substantiellement continu entourant le(s) dit(s)

courant(s) de gaz porteur.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rideau

gazeux est projeté sous forme d'un courant annulaire.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce

que le gaz porteur est éjecté d'un orifice ayant une surface comprise entre 50 et 500mm2 et en ce que le rideau gazeux est éjecté d'un ou de plusieurs orifice(s)

espacé(s) de l'orifice d'éjection du gaz porteur d'une distance de 5 à 20mm.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce

que le gaz porteur est éjecté d'un orifice ayant une surface comprise entre 300 et 2300mm2 et en ce que le rideau gazeux est éjecté d'un ou de plusieurs orifice(s)

espacé(s) de l'orifice d'éjection du gaz porteur d'une distance de 10 à 30mm.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que

le rideau gazeux est projeté avec un débit supérieur à la moitié du débit du

courant de gaz porteur.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que

la vitesse de projection (calculée à la pression normale) du rideau gazeux est

supérieure à un cinquième de la vitesse de projection du courant de gaz porteur.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vitesse de projection (calculée à la pression normale) du rideau gazeux est comprise entre un cinquième et trois cinquièmes de la vitesse de projection du courant de gaz porteur.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que

les courants gazeux sont projetés par une lance qui est refroidie par une

circulation de fluide.

22.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que

le rideau gazeux comprend de l'oxygène.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que

les particules projetées dans le courant de gaz porteur comprennent des particules s d'une matière oxydable qui doit être incorporée en tant que telle dans la masse formée et en ce que le rideau gazeux est substantiellement dépourvu d'oxygène disponible.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce

que la matière combustible comprend un ou plusieurs élément(s) choisi(s) parmi

l'aluminium, le silicium, le magnésium, le zirconium et le chrome.

12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce

qu'au moins 50% en poids des particules combustibles ont une dimension

inférieure à 50rnm.

13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce

qu'au moins la majeure partie en poids des particules réfractaires projetées

consiste en alumine, en zircone et/ou en magnésie.

14. Masse de soudure céramique formée par un procédé selon l'une

des revendications 1 à 13.

15. Lance comprenant un orifice de projection d'une poudre de soudure céramique dans un courant de gaz porteur le long d'un parcours de projection vers une surface, destinée à la mise en oeuvre d'un procédé de soudure céramique, caractérisée en ce qu'elle comprend un second orifice ou un groupe de seconds orifices de projection de gaz, qui est ou sont conformé(s), et disposé(s) et espacé(s) axialement et radialement par rapport à l'orifice de projection de la poudre de sorte que ce second orifice ou ce groupe de seconds orifices peut projeter du gaz de manière à former un rideau substantiellement continu qui

entoure le parcours de projection de la poudre et lui est globalement parallèle.

16. Lance selon la revendication 15, caractérisée en ce que le dit

second orifice est un orifice annulaire continu.

17. Lance selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisée en ce

que l'orifice de projection de la poudre a une surface comprise entre 50 et 500mm2 et en ce que le ou chaque dit second orifice est espacé de l'orifice de

projection de la poudre d'une distance de 5 à 20mim.

18. Lance selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisée en ce

que l'orifice de projection de la poudre a une surface comprise entre 300 et 2300mm2 et en ce que le ou chaque dit second orifice est espacé de l'orifice de

projection de la poudre d'une distance de 10 à 30mmn.

23.

19. Lance selon l'une des revendications 15 à 18, caractérisée en ce

qu'elle comprend une chemise destinée à la circulation de réfrigérant.

20. Lance selon l'une des revendications 15 à 19, caractérisée en ce

que la surface du second orifice est supérieure aux deux tiers et inférieure au triple

s de la surface de l'orifice de projection de la poudre.