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Procédé de fabrication de pierres réfractaires.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrica- tion de pierres réfractaires, telles que les briques réfractai- res, etc.., particulièrement pour des fours industriels dont on exige qu'ils possèdent une solidité mécanique (résistance à la compression et à la flexion) particulièrement grande.
Il est en soi connu de munir des masses céramiques, par exemple des produits en terre réfractaire, d'armatures intérieu- res en métal ou en fer, ayant la forme de baguettes qui ne se touchent pas, et se trouvant noyées dans la masse en une ou plu- sieurs couches, en vue d'en augmenter la solidité. Jusqu'ici on a cru qu'il était bon d'empêcher une formation d'écailles sur les armatures lors de la cuisson, parce que l'on croyait que par suite de cette formation d'écailles, il serait impossible d'obtenir des corps utilisables dans la technique et possédant les qualités désirées. Les armatures n' ont donc pas été faites par exemple en fer, mais en métaux non oxydables ou peu sujets
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à s'oxyder, ou l'on a procédé à la cuisson dans une atmosphère réductrice.
Dans un cas spécial où il s' agissait. de la fabrica- tion d'articles céramiques, destinés à être employés comme ma- tériau dans la construction au-dessus du sol, sous forme de plaques, à la place du bois, la cuisson s'est faite également en une atmosphère réductrice, et l'on a utilisé une masse rendue maigre, la proportion de la matière maigre à la matière de liage ayant été choisie comme étant de 5 à 1. Avec cela, les matières maigres et de liage doivent être moulues à une relativement grande finesse.
Par aucun de tous ces procédés connus, il n'est pourtant possible de fabriquer des pierres réfractaires avec des armatures de fer, possédant de hautes qualités de résistance mécanique, puisqu'on n'a pas pu éviter que la pierre ne se cre - vasse ou n'éclate déjà lors du séchage ou de la cuisson, et encore bien plus ultérieurement au moment de son emploi dans le feu. Par le nouveau procédé on réussit pour la première fois à créer une liaison tellement solide entre les armatures de fer et la matière dont la pierre est faite, que des fentes et cre- vasses ne se produisent pas lors du séchage et de la cuisson de la pierre, ni ultérieurement pendant son emploi à des tempé- ratures élevées variables.
On y arrive par une proportion de mélange bien déterminée entre la matière maigre et la matière de liage, et par une granulation encore rigoureusement détermi- née de la matière maigre. La proportion de la matière maigre à l'argile de liage est à peu près de 9 à 1, et la granulation de la matière maigre est approximativement conforme à la courbe de huiler bien connue ;on pourra par exemple employer la granula- tion suivante :
EMI2.1
<tb> au-dessus <SEP> de <SEP> 4 <SEP> mm. <SEP> = <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
<tb> entre <SEP> 3 <SEP> et <SEP> 4 <SEP> mm. <SEP> = <SEP> 12 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> " <SEP> 2 <SEP> et <SEP> 3 <SEP> mm. <SEP> = <SEP> 12 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> " <SEP> 1 <SEP> et <SEP> 2mm. <SEP> 10%
<tb>
<tb> " <SEP> 1/2 <SEP> et <SEP> 1 <SEP> mm. <SEP> = <SEP> 30%
<tb>
<tb> au-dessous <SEP> de <SEP> 1/2mm. <SEP> 31 <SEP> % <SEP>
<tb>
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Grâce à ces deux dispositions, la masse possède une porosité telle que lors de la cuisson, il se produit une formation d'écail- les ou de pailles d'oxyde de fer à la surface ou croûte des ar- matures en fer qui, de façon connue, consistent en de courtes baguettes qui ne se touchent pas et qui sont noyées par plusieurs couches, et il se produit encore une scorification des armatures avec la masse ;
avec cela, par suite de la porosité du mélange ou masse, les armatures reçoivent pendant l'oxydation le jeu nécessaire, de sorte qu'un éclatement et une rupture de la pierre n'auront lieu, ni pendant le séchage, ni pendant la cuisson, ni encore plus tard pendant l'emploi dans le feu. Le choix du rap- port de mélange de la matière maigre et de la matière de liage ainsi que le choix de l'état granuleux de la masse est donc fait de façon que sciemment une oxydation partielle des armatu - res de fer est déterminée lors de la cuisson, de manière que l'on obtienne une liaison absolument ferme entre la masse et les armatures de fer.
L'oxydation de la surface de ces armatures (il faudra qu'il reste un noyau de fer) fait naître des zones de scorifioation, qui pourtant ne sont pas assez étendues pour se toucher les unes les autres, ni pour se couper ou se confon- dre. Pour cette raison, les armatures de fer doivent être encas- trées à des distances convenables, longitudinalement et latéra- lement, les unes des autres. Par suite des conditions de mélange et des matières choisies, la zone de scorification et avec cela la liaison entre les armatures de fer et l'argile réfractaire se présentent le mieux possible, de sorte que les pierres ainsi fabriquées comportent des coefficients maximum, jusqu'ici incon- nus, de résistance mécanique.
Voici un exemple d'exécution du nouveau procédé :
Dans la fabrication d'une pierre-vanne de chenal de coulée pour un four Martin-Siemens, approximativement longue de 620 mm., large de 450 mm. et épaisse de 110 mm., on dame d'abord ferme - ment, dans un moule ouvert, une couche de fond d'environ 35 mm.
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d'épaisseur. Fuis on pose une couche de fils de fer, distants approximative ment de 10 mm, en longueur les uns des autres, et espacés latéralement de 30 mm. environ. Là-dessus on dame encore fermement une couche de masse de 35 mm. d'épaisseur, que l'on garnit de la même façon d'une couche de fils de fer, et on finit par appliquer et damer la couche de masse également de 35 mm. environ, laquelle termine la pierre.
Les dessins ci-joints représentent à titre d'exemples deux autres formes d'exécution de pierres de l'espèce en question;
Les figs,l et 2 montrent une pierre à coulisse ou vanne pour le chenal de coulée d'un four Martin-Siemens ;la figure 1 est une coupe suivant la ligne 1-1 de la figure 2.
Les figs.3 et 4 montrent une pierre à coulisse ou registre de canal de gaz de fumée ;la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 4.
L'armature de fer des pierres se compose dans les deux cas de trois couches 1, 2 et 3, forcées chacune de courtes baguettes de fer rond séparées 4. Les baguettes d'une couche sont décalées les unes par rapport aux autres, et elles sont noyées à des dis- tances les unes des autres. Les armatures de deux couches voisi- nes sont ici disposées perpendiculairement l'une à l'autre.
Dans la pierre-vanne pour le chenal de coulée (figs.1 et 2), 5 sont des armatures coudées pour le renforcement des trous de suspension 6 qui traversent la pierre. Dans la pierre-registre pour canal de gaz de fumée, 7 est une armature qui est pourvue de l'oeillet de suspension 8 et qui fait saillie à l'extérieur de la pierre. Dans un tel cas les fers de suspension avec les oeillets en saillie sont protégés contre oxydation - pendant la cuisson - par une enveloppe d'argile réfractaire.
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Manufacturing process for refractory stones.
The object of the present invention is a process for manufacturing refractory stones, such as refractory bricks, etc., particularly for industrial furnaces which are required to have mechanical strength (resistance to compression and to resistance to pressure). flexion) particularly large.
It is known per se to provide ceramic masses, for example refractory earth products, with internal reinforcements of metal or iron, in the form of rods which do not touch each other, and which are embedded in the mass. one or more layers, in order to increase its strength. Until now it was believed that it was good to prevent the formation of scales on the reinforcements during firing, because it was believed that as a result of this formation of scales, it would be impossible to obtain bodies usable in the art and possessing the desired qualities. The reinforcements were therefore not made for example in iron, but in non-oxidizable or low-risk metals.
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to oxidize, or the firing was carried out in a reducing atmosphere.
In a special case where it was. the manufacture of ceramic articles intended to be used as a material in above-ground construction, in the form of plates, instead of wood, the firing was also carried out in a reducing atmosphere, and a lean mass was used, the ratio of lean material to binding material having been chosen to be 5 to 1. With this, the lean and binding materials should be ground to a relatively fine fineness.
By none of these known processes, however, it is not possible to manufacture refractory stones with iron reinforcements, having high qualities of mechanical resistance, since it was not possible to prevent the stone from cracking. or does not already explode during drying or cooking, and even more so later when it is used in the fire. With the new process it is possible for the first time to create such a solid bond between the iron reinforcements and the material from which the stone is made that cracks and crevices do not occur during the drying and firing of the stone. stone or subsequently during use at varying high temperatures.
This is achieved by a well-determined mixing proportion between the lean material and the binding material, and by a still rigorously determined granulation of the lean material. The proportion of the lean matter to the binding clay is approximately 9 to 1, and the granulation of the lean matter approximately conforms to the well-known oiling curve; for example, the following granulation could be employed:
EMI2.1
<tb> above <SEP> of <SEP> 4 <SEP> mm. <SEP> = <SEP> 5 <SEP>%
<tb>
<tb> between <SEP> 3 <SEP> and <SEP> 4 <SEP> mm. <SEP> = <SEP> 12 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> "<SEP> 2 <SEP> and <SEP> 3 <SEP> mm. <SEP> = <SEP> 12 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> "<SEP> 1 <SEP> and <SEP> 2mm. <SEP> 10%
<tb>
<tb> "<SEP> 1/2 <SEP> and <SEP> 1 <SEP> mm. <SEP> = <SEP> 30%
<tb>
<tb> below <SEP> of <SEP> 1 / 2mm. <SEP> 31 <SEP>% <SEP>
<tb>
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Thanks to these two arrangements, the mass has a porosity such that during cooking, a formation of iron oxide scales or flakes occurs on the surface or crust of the iron frameworks which, therefore, known manner, consist of short rods which do not touch and which are embedded by several layers, and there is still a slagging of the reinforcements with the mass;
with that, due to the porosity of the mixture or mass, the reinforcements receive during the oxidation the necessary play, so that a bursting and a breakage of the stone will not take place, neither during drying, nor during firing , nor even later during use in the fire. The choice of the mixing ratio of the lean material and of the binding material as well as the choice of the granular state of the mass is therefore made in such a way that a partial oxidation of the iron reinforcements is deliberately determined during baking, so that an absolutely firm bond is obtained between the mass and the iron reinforcements.
The oxidation of the surface of these reinforcements (it will be necessary that an iron core remains) gives rise to zones of scorifioation, which however are not large enough to touch each other, nor to cut or merge. - dre. For this reason, the iron reinforcements must be embedded at suitable distances, longitudinally and laterally, from each other. As a result of the mixing conditions and the chosen materials, the slagging zone and with it the connection between the iron reinforcements and the refractory clay appear as well as possible, so that the stones thus produced have maximum coefficients, up to here unknown, of mechanical resistance.
Here is an example of the execution of the new process:
In the manufacture of a casting channel sluice stone for a Martin-Siemens furnace, approximately 620 mm long, 450 mm wide. and 110 mm thick, a base layer of approximately 35 mm is first formed firmly in an open mold.
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thick. A layer of iron wires is laid, approximately 10 mm apart, in length from one another, and laterally spaced 30 mm apart. about. Thereupon a layer of mass of 35 mm is still firmly applied. thick, which is lined in the same way with a layer of iron wires, and we end up applying and tamping the mass layer also 35 mm. approximately, which finishes the stone.
The attached drawings show by way of example two other embodiments of stones of the species in question;
Figs, 1 and 2 show a sliding stone or gate for the casting channel of a Martin-Siemens furnace; Fig. 1 is a section taken along line 1-1 of Fig. 2.
Figs. 3 and 4 show a sliding stone or flue gas channel register; Fig. 3 is a section taken along the line III-III of Fig. 4.
The iron reinforcement of the stones consists in both cases of three layers 1, 2 and 3, each forced by separate short round iron rods 4. The rods of one layer are offset from each other, and they are drowned at distances from each other. The reinforcements of two adjacent layers are here arranged perpendicular to one another.
In the sluice stone for the casting channel (figs. 1 and 2), 5 are bent reinforcements for the reinforcement of the suspension holes 6 which pass through the stone. In the flue gas channel register stone 7 is a frame which is provided with the suspension eyelet 8 and which protrudes outside the stone. In such a case the suspension irons with the protruding eyelets are protected against oxidation - during firing - by a refractory clay envelope.