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Pièces en matière réfractaire et leur procédé de fabrication.
La présente invention a pour objet des pièces moulées en matière réfractaire à base de magnésite, (carbo- nate de magnésie impur), ainsi que leur procédé de fabrica
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tion perfectionné ,
Les pièces en matière réfractaire faisant l'objet de l'invention, comparéesà d'autres du même gen- re, présentent une meilleure résistance à l'éclatement et à l'effritement, ainsi qu'une compacité et une dureté supérieures et une perméabilité et une dilatabilité moin- dres sous l'action de la chaleur. On sait que les briques et pièces réfractairesen magnésite présentent beaucoup de bonnes qualités, mais ont le sérieux inconvénient de se fendre aux hautes températures et d'avoir un coefficient de dilatation relativement considérable.
La présente in- vention permet d'obtenir une matière réfractaire en ma gnésite pour laquelle le fendillement et la dilatation sont très réduits et avec laquelle on peut fabriquer des briques et autres pièces moulées réfractaires en magnési- te, très durables et d'excellente qualité .Les matières réfractaires à base de magnésite, conformes à la présen- te invention, sont également de structure très dense qui absorbe très peu les liquides tels que les métaux fondus et qui occasionne moins de soufflures et déchets que les substances réfractaires à base de magnésite antérieurement utilisées* -En outre,, l'invention prévoit un nouveau pro- cédé de fabrication de ces matières réfractaires, procédé qui diminue considérablement le temps nécessaire à la fabrication.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à,' titre d'exemple, fera bien com- prendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 représente une brique, un creuset et une cornue à titre d'exemples de pièces réfractaires établies conformément à l'invention.
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La fig 2 est un schéma représentant les phases du nouveau procédé
Conformément à la présente invention, le pro- duit de base est une magnésite qu'on peut moudre, broyer, ou préparer de toute autre manière appropriée, suivant l'un quelconque des procédés connus pour la fabrication des matières réfractaires. On peut y ajouter toute espèce de fondant qui peut paraître nécessaire d'après la nature de la substance première et pour obtenir le point de ra- mollissement convenable de la substance réfractaire, conformément à la pratique bien connue .
La matière première est ensuite mélangée avec une huile organique convenable, de préférence une huile végétale siccative, pour former une masse plastique qui est de préférence bien mélangée et travaillée, comme cela se fait d'habitude pour la fabrication de la pâte à mouler les briques etc...
La masse plastique reçoit ensuite la forme voulue,par exemple, celle de briques, creasets, garnitu- res de four, mouffles, cornues, allonges à zinc, etc.. , le moulage étant de préférence, effectué ou terminé à la presse hydraulique .
Les briques, etc... sont, de préférence, sou mises à une opération de séchage préliminaire, après le moulage, pour chasser l'humidité et l'excès d'huile qu'el- les peuvent contenir.
Les pièces moulées sont ensuite portées dans un four garni de façon convenable, comme d'habitude, et sont cuites conformément à la pratique usuelle, cette cuisson étant, de préférence, conduite de manière à pro- duire ce qu'on appelle des pièces cuites dures, la tem pérature et le temps de cuisson dépendant de la nature
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de la substance réfractaire et des fondants qu'on a fait entrer dans la pâte. Cependant, cette cuisson prend moins de temps que pour des pièces en pâte humide con- tenant de l'eau .
En effet , la chauffe, bien que tou- jours graduelle au début, peut être poussée à la tempé- rature maxima plus vite que dans la cuisson des pièces formées avec des pâtes aqueuses ,
Après cuisson et refroidissement, les briques etc... retirées du four, sont prêtes à servir. de
Avant/la mélanger à l'huile, la matière pre- mière est, de préférence, séchée à une température suf- fisante pour chasser toute l'humidité qu'elle peut con- tenir .
On peut utiliser un grand nombre d'huiles .
Les huiles Végétales, telles que l'huile de lin, l'huile de graine de coton, etc... pourront servir et de même les huiles animales fixes, comme par exemple, l'huile de poisson et l'huile de lard. L'huile doit être grasse et présenter des propriétés siccatives ou semi-siccatives Quoique les huiles minérales soient peu appropriées, il n'est pas interdit de se servir d'un hydrocarbure volatil pour rendre l'huile plus fluide, mais cette addition est superflue quand l'huile est convenablement choisie.
On a pu. constater une plus forte compacité et dureté, moins de déchets, une structure cristalline plus fine, un meilleur son à la percussion, une plus faible absorption des métaux liquides, une dilatation moindre sous l'effet de la chaleur, et une plus longue durée de service pour les briques et autres pièces ré- fractaires fabriquées conformément à la présente inven- tion, que pour d'autres de même classe produites suivant des méthodes antérieures. Ceci doit provenir de l'utili#
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sation de l'huile et paraît dû dans une certaine mesure sans qu'on ait encore pu le vérifier d'une façon certaine, à la carbonisation et décomposition subséquentes de l'huile pendant la cuisson ainsi qu'à l'action sur la matière pre- mière des produits de cette décomposition.
En .générale les briques et pièces réfractaires en magnésite présentent un grand nombre de propriétés très utiles pour les pièces destinées à résister à de hautes températures, et sont très souvent utilisées dans la métallurgie , comme par exemple, pour le revêtementdes fours,convertisseurs, lingotières, poches de coulée, etc.... Mais, elles présentent de sérieux onconvénientes à cause de leur tendance au craquelage ou à l'effritement, ainsi qu'à l'absorption des métaux et à cause de leur di- latation sous l'effet de la chaleur . Au contraire, les briques en magnésite et autres pièces moulées fabriquées conformément à la présente invention, sont bien meilleu- res que les pièces en magnésite similaires produites par des procédés antérieurs,
notamment en ce qui concerne leur exemption de toute craquelure, leur faible dilata- tion thermique, ainsi que leur étanchéité et imperméabi- lité en présence des métaux liquides .
On va donner ci-dessous un exemple numérique de la fabrication des briques en magnésite, conformément au présent procédé
De la magnésite calcinée, (roche de magnésite cuite pour chasser l'acide carbonique qu'elle contient) de préférence une variété autrichienne, est avantageuse- ment séchée au préalable par chauffage pour chasser l'hu- midité qu'elle peut encore cpntenir, après quoi elle est finement broyée. En pratique, la magnésite cuite est broyée à une finesse telle que la majeure partie passe à
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travers un tamis de quarante mailles au centimètre li- néaire,, En général, plus les particules sont fines, meilleure sera la substance réfractaire obtenue .
De l'huile de lin (de préférence brute) est ensuite ajoutée à la magnésite cuite et broyée et lui est intimement mélangée dans une cave pour foner une bonne pâte de moulage .En pratique, la Demanderesse, mélange 4, 5 litres d'huile, à environ 50 kgs de magnésite cuite, autrement dit 4,5 litres d'huile pour la quantité de magnésite indispensable pour une douzaine de briques normales de 225 millimètres. La pâte est mise dans le. moules quon passe à la presse hydraulique. La quantité d'huile utilisée varie néanmoins quelque peu avec le temps appliqué au mélangeage et avec d'autres facteurs.
'Les briques pressées sont ensuite placées dans un four et cuises à la manière ordinaire
Avant la cuisson, les briques sont de préfé- rence soumises à un. séchage préliminaire, pour permettre l'évaporation de l'humidité et de 1' excès/qu'elles peu- vent contenir
Pendant ce séchage, l'effet siccatif de l'hui- le durcit la brique ou pièce moulée. Par un séchage suf- fisamment prolongé, les briques etc.. pourront devenir assez dures pour servir directement au revêtement des fours sans autre cuisson.
Les briques en magnésite ainsi obtenues sont lisses, de forme régulière, dures et denses, et sont constituées par une masse de petits cristaux entrelacés, Comme il a été dit, cette brique est très durable, tout en présentant une tendance bien moindre au fendillement et aux craquelures, à la dilatation thermique, et à l'ab- sorption des métaux liquides. On a peu constater que les briques en magnésite obtenues conformément à la présen-
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te invention, donnent environ 22 % de déchets tandis que les briques en magnésite desmeilleures qualités fabriquées jusqu'à présent, en donnent 25% et plus. Et cependant, les nouvelles briques ont un coefficient de dilatation plus faible que les briques en magnésite antérieurement obtenues.
Entre les températures de 20 à 500 , les nouvel- les briques ont un coefficient de dilatation moyen de 0,0000127 par degré centigrade, tandis que les briques en magnésite ordinaires soumises à des essais identiques, présentent un coefficient de 0,0000134 La durée de ser- vice des nouvelles briques comparée, à celle des briques en magnésite ordinaire n'a pas encore été entièrement déterminée, mais certaines de ces nouvelles briques qui sont toujours en service dans des fours de raffinage du cuivre, au-dessous du niveau du métal fondu, ont déjà fourni un service de durée supérieure au double de celui des briques ordinaires utilisées dans les mêmes conditions* Quand les nouvelles briques ne sont pas exposées à l'ac- tion du métal fondu, leur durée de service dépasse le triple de celle des briques en magnésite ordinaire .
Il va de soi que sans sortir du cadre de l'in- vention, on pourrait lui faire subir des modifications de détail.
REVENDICATIONS.
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L'invention comprend : 1 ¯ Un procédé de fabrication de pièces mou- lées réfractaires en magnésite, telles que briques, creu- sets, mouffles, cornues, etc....., consistant à mélanger à la matière réfractaire pulvérisée une huile organique convenable pour former une masse plastique, puis à mouler VUlAu/wvt' les pièces de préférence sous pression, à les sécher, et
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enfin à les cuire, l'huile étant de qualité grasse on lu- brifiante et ayant des propriétés siccatives .
2 -Un mode de réalisation du procédé spéci- fié sous 1 pour la Imbrication des briques en magnésite dans lequel une magnésite calcinée, de préférence d'ori- gine autrichienne, est finement broyée et mélangée à une huile végétale grasse siccative (de préférence de l'huile de lin brute) pour former une masse plastique qui est moulée de préférence sous la presse hydraulique, puis séchée jusqutà ce qu'elle devienne dure,et finalement cuite (autant que possible dans un four).
3 -A titre ,de produits industriels nouveaux, les briques et autres pièces moulées réfractaires en magné site obtenues suivant le procédé ci-dessus spécifié , qui présentent des qualités de plus grande compacité,de moindre porosité et un plus faible coefficient de dilatation thermique que les briques en magnésite etc... antérieure- ment fabriquées*
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Refractory material parts and their manufacturing process.
The present invention relates to molded parts of refractory material based on magnesite (impure magnesia carbonate), as well as their manufacturing process.
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advanced tion,
The refractory material parts of the invention, compared to others of the same type, exhibit better resistance to bursting and chipping, as well as greater compactness and hardness and permeability. and less heat expansion. It is known that magnesite refractory bricks and pieces have many good qualities, but have the serious drawback of cracking at high temperatures and of having a relatively considerable coefficient of expansion.
The present invention makes it possible to obtain a magnesium refractory material for which cracking and expansion are very low and with which bricks and other refractory castings of magnesite, very durable and of excellent quality can be made. The magnesite-based refractories according to the present invention also have a very dense structure which absorbs very little liquids such as molten metals and which causes less blistering and waste than the magnesite-based refractories. previously used * In addition, the invention provides a new method of manufacturing these refractory materials, which method considerably reduces the time required for manufacture.
The description which follows, with reference to the accompanying drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 shows a brick, a crucible and a retort as examples of refractory pieces made in accordance with the invention.
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Fig 2 is a diagram showing the phases of the new process
In accordance with the present invention, the base product is a magnesite which can be ground, ground, or in any other suitable manner, according to any of the known processes for the manufacture of refractories. Any kind of flux may be added thereto which may appear necessary from the nature of the raw substance and to obtain the proper softening point of the refractory substance, in accordance with well known practice.
The raw material is then mixed with a suitable organic oil, preferably a drying vegetable oil, to form a plastic mass which is preferably well mixed and worked, as is customary for making brick molding paste. etc ...
The plastic mass then receives the desired shape, for example, that of bricks, creasets, furnace linings, muffles, retorts, zinc extensions, etc., the molding being preferably carried out or completed in a hydraulic press.
The bricks, etc., are preferably subjected to a preliminary drying operation, after the molding, to remove the humidity and the excess oil which they may contain.
The molded parts are then taken to a suitably lined oven, as usual, and are fired according to usual practice, this firing preferably being carried out so as to produce so-called baked parts. hard, the temperature and the cooking time depending on the nature
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refractory substance and fondants which have been introduced into the dough. However, this cooking takes less time than for wet dough pieces containing water.
Indeed, the heating, although always gradual at the beginning, can be pushed to the maximum temperature faster than in the cooking of the pieces formed with aqueous pastes,
After baking and cooling, the bricks, etc., removed from the oven, are ready to serve. of
Prior to mixing with the oil, the raw material is preferably dried at a temperature sufficient to remove any moisture it may contain.
A large number of oils can be used.
Vegetable oils, such as linseed oil, cottonseed oil, etc ... can be used as well as fixed animal oils, such as, for example, fish oil and bacon oil. The oil must be fatty and have siccative or semi-siccative properties Although mineral oils are unsuitable, it is not forbidden to use a volatile hydrocarbon to make the oil more fluid, but this addition is superfluous when the oil is suitably chosen.
We could. experience greater compactness and hardness, less waste, a finer crystal structure, better percussion sound, lower absorption of liquid metals, less heat expansion, and longer service for bricks and other refractory parts manufactured according to the present invention, than for others of the same class produced according to previous methods. This must come from the utility #
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sation of the oil and appears to be due to a certain extent, although we have not yet been able to verify it with certainty, to the subsequent carbonization and decomposition of the oil during cooking and to the action on the material first of the products of this decomposition.
In general, bricks and refractory parts in magnesite have a large number of very useful properties for parts intended to withstand high temperatures, and are very often used in metallurgy, such as, for example, for coating furnaces, converters, ingot molds. ladles, casting ladles, etc .... But, they present serious drawbacks because of their tendency to cracking or crumbling, as well as to the absorption of metals and because of their expansion under the heat effect. On the contrary, magnesite bricks and other castings made in accordance with the present invention are much better than similar magnesite pieces produced by prior processes.
in particular as regards their exemption from any cracking, their low thermal expansion, as well as their tightness and impermeability in the presence of liquid metals.
A numerical example of the manufacture of magnesite bricks, according to the present process, will be given below.
Calcined magnesite, (magnesite rock cooked to drive off the carbonic acid which it contains), preferably an Austrian variety, is advantageously dried beforehand by heating to drive off the humidity which it can still obtain, after which it is finely ground. In practice, the fired magnesite is ground to a fineness such that most of it goes to
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through a sieve of forty meshes per linear centimeter, In general, the finer the particles, the better the refractory material obtained.
Linseed oil (preferably crude) is then added to the cooked and crushed magnesite and is intimately mixed with it in a cellar to make a good molding paste. In practice, the Applicant, mixes 4.5 liters of oil. , about 50 kgs of fired magnesite, in other words 4.5 liters of oil for the quantity of magnesite essential for a dozen normal bricks of 225 millimeters. The dough is put in the. molds which are passed through the hydraulic press. The amount of oil used, however, varies somewhat with the time applied to mixing and with other factors.
'' The pressed bricks are then placed in an oven and fired in the ordinary way
Before firing, the bricks are preferably subjected to a. pre-drying, to allow evaporation of moisture and any excess / which they may contain
During this drying, the drying effect of the oil hardens the brick or molded part. By drying for a sufficient period of time, bricks, etc., may become hard enough to be used directly for lining ovens without further firing.
The magnesite bricks thus obtained are smooth, of regular shape, hard and dense, and consist of a mass of small intertwined crystals, As has been said, this brick is very durable, while exhibiting a much less tendency to crack and to cracking, thermal expansion, and absorption of liquid metals. It has been observed that the magnesite bricks obtained in accordance with the present
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the invention yields about 22% waste while the best quality magnesite bricks produced so far yield 25% and more. And yet, the new bricks have a lower coefficient of expansion than the previously obtained magnesite bricks.
Between temperatures of 20 to 500, new bricks have an average coefficient of expansion of 0.0000127 per degree centigrade, while ordinary magnesite bricks subjected to identical tests have a coefficient of 0.0000134 The service of the new bricks compared to that of ordinary magnesite bricks has not yet been fully determined, but some of these new bricks which are still in use in copper refining furnaces, below the metal level molten bricks, have already provided service life exceeding twice that of ordinary bricks used under the same conditions * When new bricks are not exposed to the action of molten metal, their service life exceeds three times that of ordinary magnesite bricks.
It goes without saying that without departing from the scope of the invention, it could be subjected to modifications of detail.
CLAIMS.
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The invention comprises: 1 ¯ A method of manufacturing refractory castings made of magnesite, such as bricks, hollow blocks, muffles, retorts, etc., consisting in mixing the pulverized refractory material with an organic oil suitable for forming a plastic mass, then for molding the parts preferably under pressure, drying them, and
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finally to cook them, the oil being of fatty or lubricating quality and having drying properties.
2 -An embodiment of the process specified under 1 for the nesting of magnesite bricks in which a calcined magnesite, preferably of Austrian origin, is finely ground and mixed with a fatty siccative vegetable oil (preferably of crude linseed oil) to form a plastic mass which is preferably molded under the hydraulic press, then dried until it becomes hard, and finally baked (as much as possible in an oven).
3 -As, new industrial products, bricks and other refractory molded parts in magnesium obtained according to the process specified above, which have qualities of greater compactness, less porosity and a lower coefficient of thermal expansion than previously manufactured magnesite bricks etc ... *