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" Méthode perfeotionnée pour la fabrication d'objets réfractai- rescomposés ".
La présente invention est relative à des objets réfrac- taires composés, ainsi qu'à la méthode de fabrication de ceux- ci, et plus particulièrement aux objets réfraotaires utilisés dans la fabrication du verre.
Divers types de bloos pour bassins et d'autres objets réfraotaires ont, de temps en temps, été fabriqués en vue de résister à l'attaque oorrosive du verre fondu. Les matières réfraotaires à base d'argile sont les plus oonmunément em- ployée pour de tels usages, mais en raison de l'attaque oorro- sive du verre fondu sur des matières réfraotaires de ce genre, de fréquentes et ooûteuses réparations devaient être faites aux bassins de verrerie quand on utilisait des matières réfraotai- res de ce genre. Des bloos réfsactaires moulés en silicate d'alu- minium sont plus appropriés à résister à l'action oorrosive du verre fondu, mais ont une haute conductibilité thermique.
A cause de la haute oonduotibilité thermique de la matière réfraotaire moulée, il est désirable de ne pas en utiliser plus qu'il n'est nécessaire pour résister à la corrosion, o'est-à-dir d'utiliser des couches relativement minoes pour garnir certaines parties d'un bassin; totufois, étant donné la méthode de produc
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tion de cette matière , il est relativement difficile et coû- teux de fabriquer des pièces moulées minoes, et ces dernières n'ont pas une bonne résistanoe aux chocs thermiques.
Le prinoipal objet de l'invention est de produire des bassins pour la fusion du verre, des bloos pour oeux-oi , et d'autres objets réfraotaires possédant la caractéristique de faible conductibilité thermique des matières réfraotaires à base d'argile, tout en ayant les propriétés de résistanoe à la corrosion, des matières réfraotaires moulées.
L'invention consiste à placer dans le moule un élément d'appui en matière réfraotaire non cuite dont une partie im- portante de sa surface forme une paroi de la cavité du moule, et à verser dans ladite cavité une certaine quantité de la ma- tière réfraotaire fondue, dont la ohaleur propre suffit pour fusionner aveo l'élément d'appui% .
L'invention va être déorite à titre d'exemple , comme étant appliquée à fabriquer des bloos oomposés pour les bas- sins de fusion du verre, et un bassin de fusion du verre fait d'une pièce.
Dans les dessins :
Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale à travers un réoipient à moule, montrant un moule dans oelui-oi, le mou- le renfermant un élément d'appui en matière réfraotaire et étant rempli de matière réfraotaire liquide ;
Fig. 2 est une vue en ooupe similaire à la fig. 1, mon- trant le moule oomplètement rempli de la matière réfraotaire après qu'elle s'est complètement solidifiée et que la- @ @@@@@@@@@ @@@@@@@@@ a été enlevée ;
Fig. 3 est une vue en ooupe d'un bloo de fond terminé; Fg. 4 est une vue en ooupe verticale à travers un bloo de paroi latérale;
Fig. 5 est une vue en ooupe à travers un pot destiné à oontenir du verre, fait entièrement en oonoordanoe aveo l'in-
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vention.
Fig. 6 est une vue en ooupe longitudinale à travers un réoipient à moule, montrant un moule dans oelui-oi, le moule oontenant un élément d'appui en matière réfraotaire supporté à partir du dessus du moule et étant rempli de la matière ré- fraotaire liquide;
Fig. 7 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 2-2 de fig. 6 ; pig. 8 estune vue en coupe longitudinale similaire à la fig. 6, montrant le moule oomplètement rempli de matière réfraotaire coulée, après qu'elle s'est complètement solidi- fiée et que le oanal de ooulée a été enlevé;
Fig. 9 est une vue en ooupe longitudinale à travers un bloo de paroi latérale montrant les soufflures ou vides oonoentrés sur le oôté postérieurde bloo; pig. 10 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 5-5 de fig. 9;
Fig. 11 est une vue en ooupe longitudinâle à travers un bloo de paroi latérale, similaire à la fig. 9, mais xxxxxx xxx montrant une rainure dans la faoe intérieure del'élément d'appui en matière réfraotaire dans le but d'élirniner les souf- @ flures qui peuvent tendre àYformer à l'intérieur de l'extré- mité du bloo;
Fig. 12 est une vue en ooupe transversale suivant la ligne 7-7 de fig. 11.
Dans la mise en oeuvre de l'invention pour produire un bloo composé pour bassin, tel que représentéen fig. 1-4, on utilise un réoipient à moule 10 aveo une oouohe de briques réfraotaires ll,et un élément d'appui 12 en argile, préparé d'avance mais non cuit, est placé dessus. Des plaques de moula- ge 13 en sable sont ensuite placées autour de l'élément d'ap- pui et un oanal de coulée 14 est placé sur les plaques supé- rieures .
L'espace entre le moule et le récipient à moule
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est ensuite rempli de matière isolante 15, telle que de la pou- dre de sil-o@cel, et du silicate d'aluminium fondu 16 est versé dans la cavité du moule à travers le oanal de ooulée 14 pour remplir complètement l'espace entre les parois/les plaques de mou- lage 13 et l'élément d'appui 12. Le oanal de ooulée 14 est aus- si rempli de façon à fournir une réserve de matière réfractaire fondue qui s'écoulera dans la moule lorsque le omtenu de oelui-oi se solidifiera et se contractera. La matière réfrao- taire fondue produit, quand elle est solidifiée, un parement 17 qui résistera victorieusement à l'attaque oorrosive du verre fondu.
La fig. 5 représente une méthode de fabrication d'un pot destiné à contenir du verre, qui consiste en un élément d'appui 18 en forme de bol, ayant un parement 19 en silicate d'alumi- nium moulé. Ce type d'objet peut être produit en formant l'élé- ment d'appui de toute manière voulue, en le réchauffant, et en supportant ensuite un élément de moulage 20, ayant un contour oorrespondant à la forme de l'objet fini, à une certaine dis- tanoe de l'élément d'appui et, en versant de la matière réfrao- taire liquide dans l'espace entre l'élément d'appui et l'élément de moulage de façon à le remplir complètement. Le reouit de l'objet peut être accmpli comme on l'a exposé ci-dessus, xxx ou en plaçant l'objet dans un four de recuit approprié, pendant qu'il est encore ohaud .
Dans la méthode de fabrication de bloos, décrite en oorré- lation avec les figs. 1-4, le trou du oanal de ooulée et l'ou- verture de ooulée du moule sont au-dessus et puisque toutes les soufflures ou autres défauts qui peuvent tendre à se former lorsque la matière fondue se solidifie et se contracte, se formeront près de l'ouverture de ooulée, ces soufflures lors- qu'elles peuvent se former seront situées dans la surfaoe venant en contact avec le verre, du bloc fini. Ceci peut être évité par la méthode représentée aux fig. 6-12, qui va être décrite oi-après.
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Dans les fig. 7 et 8, l'élément d'appui 12 formé préalable- ment est supporté au moyen d'oreilles d'appui 22 qui saillissent de ses oôtés et qui reposent sur les plaques de moulage latéral 13 dans des oreux prévus à cette fin, tel que représenté en fige 2. L'élément d'appui est pourvu d'un trou 23 qui est d'une dimension qui le rend propre à servir d'ouverture de ooulée. Sur le dessus de l'élément d'appui 12 et des plaques latérales est placée la plaque de moulage supérieure 24 pourvue d'un trou 25 qui coïncide avec le trou 22 et le oanal de ooulée 14 est placé sur la plaque supérieure.
L'espaoe entre les plaques de moulage et le récipient à moule10 est ensuite rempli de la matière isolante 15 et la matière réfractaire fondue 16 est versée dans le mêmemoule à travers le oanal de ooulée 14, étales ouvertures 25 et 23 pour remplir complètement l'espace entre le moule en sable qui est inoccupé par l'élément d'appui 12.
La matière ré- fraotaire en fusion produit, quand elle s'est solidifiée, un parement 26 résistant à la corrosion,et toutes les soufflures qui peuvent tendre à se former à cause du retrait de la matiè- re fondue lorsqu'elle se solidifie, après que la surface exté- rieure de la matière réfraotaire fondue s'est solidifiée,seront situées dansl'ouvreture de coulée ou dans le oôté postérieur du bloc, tel que représenté en fig. 9, plutôt que dans la surfa- ce du bloc, qui vient en contact avec le verre.
Afin d'éviter la possibilité de la formation de soufflures dans l'extrémité du blooà cause de ce que la matière fondue se trouvant dans l'ouverture de ooulée se solidifie avant la matière qui se trouve dans l'extrémité du bloo se soit solidifiée, il est pré- vu dans la faoe de l'élément xx d'appui 12 une rainure 27 qui permettra un éooulement de matière fondue, à partir de la par- tie supérieure de l'ouverture de ooulée pour remplir toupies soufflures qui pourraient ainsi tendre à se tonner dans l'ex- trémité du bloc (fig. 12 et 13).
Bien qu'on se soit référé à des éléments d'appui en argi- le, il est évident que leséléments dhappui peuvent être faits
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en toute matière réfraotaire non cuite ou partiellement frittée ayant des propriétés adéquates.
Après que la pièce moulée, préparée suivant l'une quel- oonque des manières décrites, s'est complètement solidifiée,
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on détaohef(3:-& ea3. de eetil4e e-t een eonterm masselo tte en À les brisant, on recouvre le bloc oomposé, de matière isolan- te, et on le laisse refroidir lentement de façon qu'il puisse se recuire lui-même, et rester exempt de oriques sérieuses.
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K3SOESXÏÏXK3SX Dans le cas d'objets minces qui re- froidissent trop rapidement, il est nécessaire, pour effectuer un recuit oonvenable, de fournir de la chaleur additionnelle afin de les recuire. Cela peut être fait en les plaçant dans un four à reouire, mais on atrouvé plus oonmode de les noyer dans la poudre isolante chaude sur le dessus d'un bloo
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réfraotaire moulé pour e,sse bassin,que l'on a récémment coulé.
L'élément d'appui 12 en matière réfraotaire peut être formé d'argile ou de n'importe quelle matière réfraotaire complètement ou partiellement frittée ayant des propriétés adéquates, par exemple, des grains de produit coulé après fusion au four électrique, broyés et liés parun faible pour- centage d'argile. Afin d'assurer une liaison satisfaisante entre l'élément d'appui 12 et la matière réfraotaire fon- due 16, à moins que l'élément d'appui soit formé d'une ma- tière ayant un point de fusion très bas, on a oonstaté qu'il est néoessaire d'amener la matière réfraotaire fondue en oontaot avec l'élément d'appui pendant que ce dernier est chaud. Si l'élément d'appui est en argile, il peut avoir été cuit préalablement et ensuite réchaufféà la température voulue.
Il est également satisfaisant de chauffer un élément en argile non cuite à la température oonvenable et de le transférer , pendant qu'il est encore ohaud, directement du four au récipient à moule. Le frittage et la cuisson de l'élé- ment d'appui sont dans ce cas accomplis par la chaleur four-
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nie par la matière coulée. En tous cas, lorsqu'on emploie de la matière réfraotaire ordinaire à base d'argile pour produire l'élément d'appui 12, une liaison satisfaisante peut être assu- rée si l'élément d'appui est chaufféà une température d'envi- ron 1000 C.
Après que le bloo fini a été recuit et refroidi, le.8 oreil- les d'appui saillantes 16, quand elles sont utilisées, peuvent
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être ene3ées par meulage de toute manière appropriée.
Un moule approprié peut être fabriqué en cimentant ensem- ble des plaques composées de sable de verrerie lié par du sili- oate de sodium. Ceci empêche que le moule se désagrège ou se consume avant que la matière coulée se soit solidifiée, et oontribue par conséquent à permettre aveo succès la production de pièces mouléesparfaites.
Par le terme " réfractaire moulé " utilisé ici, il faut
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\.. 'le4i1tr:..vdé- a.' r<<. e.o-t-0-- j entendre une matière réfraotairerqui est produite par la fusion de ses constituants, habituellement dans un four électrique,et la ooulée dans un moulependant qu'elle est à l'état liquide.
Une telle matière diffère par sa struoture microscopique de la matière réfraotaire produite par frittage.
Par le terme " matière réfraotaire fondue " utilisé iciw,
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il faut entendre la matière réfraotaire mouléedéfinie oi..-d.essus à l'état fondu ou liquide.
Bien qu'on n'ait représenté et déorit dans cet exposé, que certains objets réfraotaires, il est compréhensible que le pro- oédé peut être utilisé aveo succès dans la produotion d'autres types d'objets, tels que les creusets, bols alimentateurs et des
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objets de formes compliquées s1Jilaires / dans lesquels un re- vêtement relativement munoe de matière réfraotaire résistant aux corrosifs est suffisant pour résister à l'attaque du verre fondu, mais ne possède pas la résistance voulue au choc thermi- que ou ne fournit pas les qualités désolation thermique, et qu'on peut recourir à des modifications de moindre importance dans les détails du procédé sans se départir de l'invention.
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"Advanced method for the manufacture of refractory composite articles".
The present invention relates to composite refractory objects, as well as to the method of manufacture thereof, and more particularly to refractory objects used in the manufacture of glass.
Various types of pond bloos and other refraotary articles have, from time to time, been made to resist the corrosive attack of molten glass. Clay-based materials are most commonly used for such purposes, but owing to the corrosion attack of molten glass on such materials, frequent and costly repairs had to be made at glass basins when refrigeration materials of this kind were used. Aluminum silicate molded refractory bloos are more suitable for resisting the corrosive action of molten glass, but have high thermal conductivity.
Because of the high thermal conductivity of the molded refractory material, it is desirable not to use more than is necessary to resist corrosion, i.e. to use relatively thin layers to resist corrosion. line some parts of a basin; totufois, given the method of production
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Due to this material, it is relatively difficult and expensive to manufacture small molded parts, and these do not have good thermal shock resistance.
The main object of the invention is to produce basins for melting glass, bloos for oeux-oi, and other refraotary objects having the characteristic of low thermal conductivity of refraotary clay-based materials, while having the corrosion resistance properties of the molded materials.
The invention consists in placing in the mold a support element made of uncooked refraotaire material, a substantial part of its surface of which forms a wall of the mold cavity, and in pouring into said cavity a certain quantity of the material. refraotaire molten, whose own heat is sufficient to merge with the support element%.
The invention will be deorited by way of example, as being applied to making bloos oomposed for glass melting ponds, and a glass melting tank made in one piece.
In the drawings:
Fig. 1 is a longitudinal sectional view through a mold container, showing a mold in it, the mold enclosing a support element of refraotary material and being filled with liquid refraotaire material;
Fig. 2 is a sectional view similar to FIG. 1, showing the mold completely filled with the refractory material after it has completely solidified and the @@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ has been removed;
Fig. 3 is a sectional view of a completed background bloo; Fg. 4 is a vertical sectional view through a side wall bloo;
Fig. 5 is a cutaway view through a jar intended to contain glass, made entirely in oonoordanoe with the in-
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vention.
Fig. 6 is a longitudinal sectional view through a mold container, showing a mold in it, the mold containing a bearing member of refractory material supported from the top of the mold and being filled with the liquid refractory material. ;
Fig. 7 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 6; pig. 8 is a longitudinal sectional view similar to FIG. 6, showing the mold completely filled with cast refractory material, after it has completely solidified and the outlet tube has been removed;
Fig. 9 is a longitudinal sectional view through a side wall bloo showing the vents or voids oonoentrés on the posterior side of bloo; pig. 10 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 9;
Fig. 11 is a longitudinal sectional view through a side wall bloo, similar to FIG. 9, but xxxxxx xxx showing a groove in the interior flap of the support element in refraotary material in order to eliminate the vents which may tend to form inside the end of the bloo;
Fig. 12 is a cross sectional view taken along line 7-7 of FIG. 11.
In the implementation of the invention to produce a compound bloo for a basin, as represented in FIG. 1-4, a mold container 10 is used with a container of refraotaires ll, and a clay bearing member 12, prepared in advance but not fired, is placed thereon. Sand mold plates 13 are then placed around the backing member and a casting channel 14 is placed on the top plates.
The space between the mold and the mold container
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is then filled with insulating material 15, such as sil-o @ cel powder, and molten aluminum silicate 16 is poured into the mold cavity through the outlet channel 14 to completely fill the space. between the walls / the molding plates 13 and the backing member 12. The flow channel 14 is also filled so as to provide a reserve of molten refractory material which will flow into the mold when the pressure is removed. of oelui-oi will solidify and contract. The molten refractory material, when solidified, produces a facing 17 which will successfully resist the corrosive attack of molten glass.
Fig. 5 shows a method of making a jar for holding glass which consists of a bowl-shaped bearing member 18 having a face 19 of molded aluminum silicate. This type of article can be produced by forming the supporting element in any desired way, heating it, and then supporting a molding element 20, having a contour corresponding to the shape of the finished article, at a certain distance from the backing member and, pouring liquid refreshing material into the space between the backing member and the molding member so as to fill it completely. The rejection of the object can be accomplished as discussed above, xxx or by placing the object in a suitable annealing furnace while it is still hot.
In the method of manufacturing bloos, described in conjunction with figs. 1-4, the outlet duct hole and the mold outlet opening are above and since any blowholes or other defects which may tend to form as the molten material solidifies and contracts, will form near the flow opening, these blowholes, when they can form, will be located in the surface contacting the glass of the finished block. This can be avoided by the method shown in Figs. 6-12, which will be described below.
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In fig. 7 and 8, the previously formed bearing element 12 is supported by means of bearing lugs 22 which project from its sides and which rest on the lateral molding plates 13 in holes provided for this purpose, such as as shown in fig 2. The support element is provided with a hole 23 which is of a size which makes it suitable for serving as an ooulée opening. On top of the bearing member 12 and the side plates is placed the upper mold plate 24 provided with a hole 25 which coincides with the hole 22 and the channel channel 14 is placed on the upper plate.
The space between the mold plates and the mold container 10 is then filled with the insulating material 15 and the molten refractory material 16 is poured into the same mold through the outlet channel 14, openings 25 and 23 to completely fill the tube. space between the sand mold which is unoccupied by the support element 12.
The molten refractory material, when solidified, produces a corrosion resistant face 26, and any blisters which may tend to form due to shrinkage of the molten material as it solidifies. after the outer surface of the molten refractory material has solidified, will be located in the casting opening or in the posterior side of the block, as shown in fig. 9, rather than in the surface of the block, which comes into contact with the glass.
In order to avoid the possibility of the formation of blisters in the end of the bloo due to the molten material in the flow opening solidifying before the material in the end of the bloo has solidified, a groove 27 is provided in the face of the supporting element 12, which will allow a flow of molten material, from the upper part of the opening of the flow to fill the tops with blowholes which could thus strain to thunder in the end of the block (fig. 12 and 13).
Although reference has been made to supporting elements in clay, it is evident that supporting elements can be made
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in any uncooked or partially sintered refraotaire material having suitable properties.
After the molded part, prepared in any of the ways described, has completely solidified,
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we detaohef (3: - & ea3. de eetil4e et een eonterm masselo tte by breaking them, we cover the compound block with insulating material, and we let it cool slowly so that it can anneal itself , and remain free from serious orics.
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K3SOESXÏXK3SX In the case of thin objects which cool too quickly, it is necessary, in order to carry out an appropriate annealing, to supply additional heat in order to anneal them. This can be done by placing them in a reouire oven, but it has been found more convenient to drown them in hot insulating powder on top of a bloo.
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refraotaire molded for the basin, which we recently cast.
The bearing element 12 of refraotaire material may be formed of clay or any completely or partially sintered refraotaire material having suitable properties, for example grains of cast product after melting in an electric furnace, crushed and bonded. by a small percentage of clay. In order to ensure a satisfactory connection between the support element 12 and the molten refraotary material 16, unless the support element is formed of a material having a very low melting point, it is necessary to oonstaté that it is necessary to bring the molten refraotaire material in oontaot with the support element while the latter is hot. If the supporting element is clay, it may have been fired beforehand and then reheated to the desired temperature.
It is also satisfactory to heat an unbaked clay element to the suitable temperature and transfer it, while still hot, directly from the oven to the mold vessel. The sintering and firing of the support element is in this case accomplished by the heat supplied.
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negated by the cast material. In any event, when ordinary clay-based refractory material is employed to produce the backing member 12, a satisfactory bond can be ensured if the backing member is heated to a temperature of approx. - ron 1000 C.
After the finished bloo has been annealed and cooled, the. 8 protruding bearing holes 16, when in use, may
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be ene3ées by grinding in any suitable manner.
A suitable mold can be made by cementing together plates composed of sodium silicate bonded glass sand. This prevents the mold from disintegrating or burning before the cast material has solidified, and therefore helps to successfully enable the production of perfect castings.
By the term "cast refractory" used here, it is necessary
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\ .. 'le4i1tr: .. vd- a.' r <<. e.o-t-0-- I hear a refraotairer material which is produced by the fusion of its constituents, usually in an electric furnace, and the molding in a mold while it is in the liquid state.
Such a material differs in its microscopic structure from the refractive material produced by sintering.
By the term "molten refraotary material" used herew,
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it is understood the refraotaire molded defined material oi ..- above in the molten or liquid state.
Although only certain refraotary objects have been represented and described in this presentation, it is understandable that the process can be used successfully in the production of other types of objects, such as crucibles, feeding bowls. and
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Articles of similarly complicated shapes / in which a relatively soft coating of corrosive resistant material is sufficient to withstand attack by molten glass, but does not have the required thermal shock resistance or does not provide the qualities thermal desolation, and that minor modifications in the details of the process can be used without departing from the invention.