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"Perfectionnements aux objets réfractaires cristallins coulés et à leur production"
La présente invention concerne un perfectionnement aux objets réfractaires cristallins coulés et au procédé pour leur production.
Les produits réfractaires coulés ont un grand champ d'utilisation et lorsqu'ils sont convenablement choisis quant à la composition ils résistent non seulement à des températures élevées mais également à l'attaque de matières corrosives.Il a été proposé de couler des masses fondues d'oxydes réfractaires pour produire des objets coulés ayant une structure cristalline dans laquelle il y a au moins généralement une trace de verre inter-cristallin.Dans la fabrication de ces produits réfractaires, les oxydes sont chauffés jusqu'à ce que la fusion ait été réalisée et la masse en se refroidissant se cristallise jusqu'à ce qu'il reste seulement un résidu de verre qui se solidifie dans les interstices entre les cristaux.Les objets réfractaires coulés solidifiés sont denses et de poids spécifique élevé.
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Des objets plus légers ont été jusqu'à présent produits non pas par coulée mais par agglomération de matière réfractaire grenue,et cuisson de la matière agglomérée,ou bien par le choix de matière grenue appropriée et frittage des granules ensemble.Les types de matière qui sont disponibles pour le frittage en un produit utile sont limités et il y a une limite à la possibilité d'utilisation des objets réfractaires agglomérés et frittés;par exemple les produits réfractaires agglomérés ne peuvent pas être employés dans des conditions de température qui font fondre ou ramollir le liant.Les objets frittés sont parfois faibles de structure et sont, par leur nature.poreux et perméables à un degré considérable.
Suivant la présente invention on fournit un objet réfractaire cristallin poreux, formé par coulée d'une masse fondue comprenant des oxydes réfractaires*lequel objet possède une surface extérieure sensiblement non perforée et une structure poreuse en dessous de cette surface extérieure. Cet objet perfectionné est léger et poreux et apour certaines applications, l'avantage supplémentaire que son coefficient de conductibilité thermique est beaucoup plus faible que celui d'un article plein tel qu'il est normalement obtenu par coulée.
L'invention comprend en outre le procédé de fabrication des objets réfractaires perfectionnés,par fusion d'une matière comprenant des oxydes réfractaires et coulée de la masse fondue, dans lequel cette matière est composée ou choisie de telle façon qu'elle contient une substance produisant un gaz,et dans lequel la matière fondue coulée est refroidie brusquement pour enfermer la matière coulée dans une coquille solidifiée.De cette manière,du gaz est produit à l'intérieur de la matière réfrac- taire fondue et lors de la coulée de la masse fondue la coquil- le enfermant la masse coulée est refroidie brusquement de fa- çon à emprisonner le gaz.
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Un objet réfractaire cristallin poreux suivant la présente invention a une structure dont la coupe,représentée au dessin annexé,est typique.On remarquera sur ce dessin que les oxydes réfractaires (dont la masse fondue était composée) ont formé une masse cristalline avec des ouvertures de gaz dispersées a qui sont considérablement allongées.Lors de la coulée de l'objet, la coquille extérieure b qui était initialement solidifiée,forme une pellicule sensiblement non perforée et il en résulte que le gaz est enfermé dans l'objet de sorte que lorsque le refroidissement progresse,il se forme une structure poreuse sous la pellicule,structure dans laquelle les ouvertures de gaz allongées s'étendent perpendiculairement à la pellicule ou à la coquille extérieure non perforée b.Même près des angles de l'objet,
les ouvertures de gaz de la structure poreuse sont allongées et s'étendent perpendiculairement à la surface de l'objet.Ce fait assez remarquable,dont la cause n'est pas connue,est une des caractéristiques qui distinguent cet objet d'une structure frittée.La pellicule ou la coquille extérieure non perforée est une autre caractéristique distinguant cet objet d'un produit usuel frittê.
Dans la mise en pratique de l'invention,une méthode pour produire le gaz à l'intérieur de la masse fondue consiste à ajouter une substance produisant un gaavant la coulée de l'objet.Une autre méthode pour obtenir le produit désiré consiste à employer comme source d'oxydes réfractaires,des minerais ou d'autres matières qui par eux-m-êmes contiennent une substance produisant un gaz.
Des objets réfractaires de différentes compositions peuvent être faits conformément à la présente invention.Pour certaines applications,et particulièrement lorsque les produits réfractaires doivent être soumis à l'action érosive de cendres de charbon ferrugineuses dans des foyers de combustion,le principal
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constituant introduit dans la masse fondue peut être de la chromite,Pour une résistance élevée à l'action érosive d'une matière alcaline,on peut employer des réfractaires contenant une plus grande proportion d'alumine.Les objets réfractaires faits au moyen de spinelle de magnésie et d'alumine peuvent également être rendus légers et d'une structure poreuse convenant admirablement pour diminuer la transmission de chaleur.
Comme exemple de la manière suivant laquellel'invention peut être mise en pratique,on décrira maintenant avec plus de détails le procédé de production d'uh objet réfractaire cristallin poreux dans la composition duquel le constituant principal est de l'alumine.Une source appropriée d'alumine est le minerai de bauxite et celui-ci est fondu dans un four électrique du type à arc submergé.Lorsqu'onfond ce minerai dans un four électrique,les impuretés peuvent être réduites à 7% ou moins.Une addition d'une substance produisant du gaz,telle que de l'oxyde ferrique (fe2O3),du coke,du gypse (CAso4) ou de l'hydroxyde d'aluminium (A1(OH3 ),est faite,et la masse fondue est versée dans un moule ayant la forme que l'on désire donner à l'objet.Ce moule est de préférence un moule métallique,tel qu'un moule de fer.
Le moule est refroidi suffisamment rapidement pour enfermer la matière coulée dans une coquille solifidiée,ce qui emprisonne le gaz dans la matière coulée.Ce refroidissement peut être produit soit par une chemise d'eau,soit par un refroidissement du moule métallique par de l'air.La matière coulée peut être recuite de la manière usuelle.Le produit résultant est rendu considérablement plus léger,des pièces coulées du même volume pesant 7 livres au lieu de 12 livres pour les pièces coulées denses et pleines.
Dans l'exemple donné,une substance d'addition définie a été employée pour produire le gaz.Il est évident qu'une source d'oxydes réfractaires Peut être employée qui par elle-même
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@ontient une xxxxxxxxxxx substance produisant du gaz. ?ar exemple pour produire un objet réfractaire d'alumine,la masse fondue peut être préparée en fondant du corindon naturel. En pareils cas aucune addition de substances produisant des gaz n'est nécessaire vu que les ingrédients du mélange agissent par eux-mêmes (soit par décomposition sous la chaleur, soit par réaction avec le carbone des électrodes) pour produire un gaz.
La coulée de l'objet doit être faite de façon à enfermer la masse coulée dans une coquille refroidie de matière solidifiée en vue d'empêcher le départ du gaz produit.
Si une glaçure est désirable, celle-ci peut être produite en enduisant l'intérieur du moule de matières qui, lorsqu'elles sont fondues, forment une glaçure.
Les objets réfractaires cristallins poreux produits conformément à la présente invention sont beaucoup plus légers que les objets coulés denses et pleins ayant sensiblement la même composition . Généralement le pris par unité de volume est moindre. Dans certaines installations ces objets poreux ont l'avantage marqué de réduire considérablement le degré de transmission de chaleur à travers le réfractaire. Ces avantages sont obtenus sans qu'il soit nécessaire que le produit réfractaire soit poreux à la surface comme à l'intérieur et par conséquent le produit réfractaire ne doit pas être sensiblement plus perméable que les produits réfractaires coulés denses et pleins.
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