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MACONNERIE REFRACTAIRE
La présente invention est relative à une ma- çonnerio réfractaire laquelle entoure au moins en partie une chambre se trouvant à haute température (chambre de @ four) et est construite à l'aide de briques façonnées à l'avance. De telles chambres sont, par exemple, les chan- bres de fusion des fours Siemens-Martin, les chambres de combustion des fours/céramiques, les récipients de fusion
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en'céramique pour le métal ou le verre, etc... Bien que l'invention se rapporte à la maçonnerie réfractaire de telles chambres, indépendamment de l'endroit où cette ma- çonnerie est prévue, la voûte des fours Siemens-Martin est un domaine particulier d'utilisation de l'invention.
Une maçonnerie réfractaire pour les fours les plus divers est réalisée de manière telle que des briques, façonnées à l'avance, sont placées en couches les unes à c8té des autres et/ou les unes au-dessus des autres, le cas échéant en utilisant un mortier, de telle façon que les surfaces latérales des briques soient contigUes, ou séparées par un joint. Derrière la maçonnerie ou, dans le cas du toît des fours Siemerns-Martin, au-dessus de celui- ci, on prévoit généralement une couche d'un matériau ca- lorifuge, que l'on applique ou verse habituellement en vrac. Cette masse isolante est constituée la plupart du temps par des substances réfractaires.
L'invention vise à réaliser un dispositif per- mettant de réduire le coût de fabrication d'une telle ma- çonnerie sans diminuer pour autant ses possibilités d'ap- plication. A cet effet, l'invention propose que les bri- ques, façonnées-à l'avance sous la forme de pyramides tronquées, soient-disposées les unes à côté des autres de manière telle que la base de chaque tronc de pyramide soit tournée vers l'intérieur de la chambre du four, tan- dis que les espaces intercalaires ainsi formés entre des briques voisines, lesquelles sont disposées sur un axe sensiblement parallèle, sont remplis, au moins en partie, par pilonnage et/ou par versage, d'une masse réfractaire de même qualité ou de qualité différente de celle des briques.
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Par rapport aux briques de forme quadrangulaire ou quasi-quadrangulaire qui ont été jusqu'à présent uti- lisées pour la construction de maçonneries réfractaires, la maçonnerie réalisée suivant l'invention présente l'avan- tage de permettre une considérable économie du matériau de moulage en faveur d'un matériau de remplissage ou d'une masse de remplissage d'un prix de revient beaucoup plus faible. On peut approximativement estimer que la quanti- té de matériau moulé d'une maçonnerie réalisée suivant l'invention ne représente qu'environ un tiers de la quan- tité de celui qui serait nécessaire dans une maçonnerie réfractaire réalisée selon les méthodes employées habi- tuellement jusqu'à présent.
La place des briques moulées est occupée, dans la maçonnerie réalisée suivant l'inven- tion, par un matériau sensiblement meilleur marché, no- tamrnent par une masse de remplissage versée en vrac ou pilonnée, dont les propriétés réfractaires et isolantes peuvent encore être choisies, dans de certaines limites, et être adaptées aux conditions particulières de conduite du four.
Les briques pyramidales n'ont pas absolument besoin d'être cuites, ruais peuvent être utilisées égale- ment dans la maçonnerie réfractaire après pressage préala- ble, mais sans cuisson.
S'il s'agit de la construction de la voûte d'un four Siemens-Martin, les briques pyramidales sont suspen- dues, leur base vers le bas, à une construction porteuse appropriée disposée au-dessus des briques. On suspend les briques de manière telle qu'elles soient mutuellement en contact au voisinage de leur base ou laissent subsister éventuellement une fente relativement petite, les faces
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inférieures dès briques formant dans leur ensemble la face inférieure de la voûte du four.
Si la maçonnerie réfractaire est prévue perpen- diculaire ou sous la forme d'une maçonnerie à pente lé- gère, les briques en forme de troncs de pyramide sont disposées en couche les unes à côté des autres, de ma- nière que leurs bases se trouvent placées sur un plan per- pendiculaire ou légèrement incliné, autrement dit que les axes des pyramides tronquées s'étendent les uns par rap- port aux autres de façon sensiblement parallèle et hori- zontale, et l'on devra veiller, à l'aide de fers de re- tenue ou analogues, à ce que cette position des briques pyramidales relativement les unes aux autres soit conser- vée. Les espaces intercalaires entre les briques seront remplis, de temps à autre, selon les besoins, avec un ma- tériau réfractaire, éventuellement à l'aide de pièces conformées à l'avance.
Comme section droite de la brique en forme de pyramide tronquée, on choisira, de préférence, des poly- gones permettant un assemblage commode, comme par exemple des triangles équilatéraux, des carrés, des rectangles, des hexagones réguliers et analogues.
L'invention est décrite ci-après plus en détail en regard des dessins annexés illustrant schématiquement et simplement à titre d'exemple la réalisation d'un toit suspendu.
Sur ces dessins : La fig. 1 est une vue en coupe d'un toit suspendu réalisé suivant l'invention, vue dans laquelle tous les détails non-indispensables à la compréhension de l'invention, notamment ceux relatifs au
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dispositif d'ancrage du toit et à ses contre- paliers, ont été omis.
La fig. 2 est une vue de dessus des briques suspendues, disposées les unes près des autres, qui sont utilisées dans le toit suivant la fig. 1.
Les figs 3a et 3b sont des vues représentant des exemples de briques suspendues suivant l'invention.
La maçonnerie suivant l'invention est consti- tuée par des briques suspendues 1 de forme pyramidale, lesquelles, comme le montre la fig. 2, ont une section transversale carrée. Les briques sont suspendues, à l'aide de tirants 2 de différentes longueurs, à un bâti de sup- port 3. Elles sont constituées, par exemple, en un maté- riau de haute qualité en magnésite au chrome. L'intervalle latéral entre les briques est prévu tel que lesdites bri- ques, au voisinage de leurs bases 4, soient rapprochées les unes des autres jusqu'à une faible distance d'envi- ron 1 à 2 cm. Entre deux briques voisines, il reste donc toujours un espace intercalaire dont la pointe est diri- gée vers le bas, et dont la plus grande largeur se trouve à la partie supérieure..
Cet espace intercalaire est rem-
Par pli, à sa partie inférieure, une masse de versage en vrac, par exemple à l'aide dune masse de versage en ma- gnésite frittée, laquelle continuera de se fritter au cours du temps dans une mesure croissante. Une usure des briques moulées à leur partie inférieure provoquera une participation plus grande des espaces intercalaires à la surfacé intérieure de délimitation du toit du four, mais la qualité réfractaire du toit, dans son ensemble, demeu- rera pratiquement inchangée.
Le reste de l'espace intercalaire peut être
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rempli, en totalité ou en partie, d'un matériau isolant introduit par versage ; le cas échéant, on peut effectuer des remplissages de complément, au fur et à mesure que s'use, par grillage, la partie inférieure du toit, de ma- nière que ce dernier présente un pouvoir d'isolation ther- mique sensiblement constant.
Au lieu de verser un matériau en vrac, on peut également introduire dans l'espace intercalaire des pièces de forme comprimées à l'avance. Si l'on utilise une niasse en vrac, il faut empêcher qu'elle ne s'échappe vers le bas, au début, à travers la fente 5 existant entre les briques suspendues. A cet effet, on peut, dans chacun des espaces intercalaires, disposer une tôlé appropriée ' de manière que son arête de pliage 7 soit du côté de l'inté- rieur du four. La forme de cette tôle 6 est prévue telle qu'elle recouvre sensiblement les surfaces latérales en regard des briques.suspendues voisines. Si l'on verse alors la masse de remplissage, elle reste dans l'espace inter- calaire et se fritte au cours du fonctionnement du four, et elle s'amalgame à la tôle qui se calcine.
On peut, en outre, prévoir à l'intérieur de l'espace intercalaire une tôle verticale 9 dont l'arête inférieure descend jusquà proximité de-la ligne-de contact de deux briques pyrami- dales voisines. Cette tôle divise donc la masse de rem- plissage en-deux parties sensiblement égales, qui sont sé- @ parées par une--Cloison,-. verticale. Si, au cours de la marche-du four, il arrivait qu'une brique suspenàue se détache et tombe dans le-four, il se trouverait créé dans ce cas-un puits vertical, à section transversale carrée, sans que,-pour autant, la totalité du matériau de rem- plissage qui se.trouve entre deux briques ne tombe dans
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le four.
On peut, en pareil cas, procéder à une réparation à chaud du four, en introduisant par le haut une nouvelle brique pyramidale et en remplissant de la manière indiquée les espaces intercalaires ainsi créés de matériau de rem- plissage. La fig. 3a montre un tronc de pyramide régulier, à section carrée, qui représente une forme préférée de réalisation de la brique suspendue qui caractérise l'in- vention. La surface supérieure tronquée est relativement petite, et sa dimension est tout juste suffisante pour pouvoir y fixer solidement le fil de suspension 2. Il est également possible de prévoir plus grande cette surface tronquée supérieure. La pente de la pyramide tronquée peut également varier dans de larges limites, et elle dépend de l'effort auquel la .maçonnerie est soumise.
Un rapport d'environ 1 à 3 entre la longueur du côté de base de la pyramide et celle de ses côtés latéraux s'est révélé avan- tageux dans de nombreux cas.
Les faces latérales de la pyramide tronquéa n'ont pas besoin d'être prévues planes. A la fig. 3b, se trouve représentée une brique pyramidale dont les faces latérales sont incurvées, de manière à obtenir une pyra- mide de forme plus élancée que la pyramide suivant'la fig. 3a. En donnant à la brique la forme représentée à la fig. 3b, l'économie de matériau de moulage est encore plus grande.
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REFRACTORY MASONRY
The present invention relates to a refractory masonry which at least in part surrounds a high temperature chamber (furnace chamber) and is constructed from pre-formed bricks. Such chambers are, for example, the melting chambers of Siemens-Martin furnaces, the combustion chambers of furnaces / ceramics, the melting vessels.
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ceramic for metal or glass, etc ... Although the invention relates to the refractory masonry of such chambers, regardless of where such masonry is provided, the vault of Siemens-Martin furnaces is a particular field of use of the invention.
Refractory masonry for the most diverse furnaces is made in such a way that bricks, shaped in advance, are placed in layers next to each other and / or on top of each other, if necessary using a mortar, so that the side surfaces of the bricks are contiguous, or separated by a joint. Behind the masonry or, in the case of the roof of Siemerns-Martin ovens, above it, there is usually a layer of a heat-repellent material, which is usually applied or poured loose. This insulating mass is mostly made up of refractory substances.
The object of the invention is to provide a device which makes it possible to reduce the cost of manufacturing such masonry without, however, reducing its possibilities of application. To this end, the invention proposes that the bricks, shaped in advance in the form of truncated pyramids, be placed one beside the other in such a way that the base of each truncated pyramid is turned towards the interior of the furnace chamber, while the intermediate spaces thus formed between neighboring bricks, which are arranged on a substantially parallel axis, are filled, at least in part, by ramming and / or by pouring, with a refractory mass of the same quality or of a different quality from that of the bricks.
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Compared to bricks of quadrangular or quasi-quadrangular shape which have hitherto been used for the construction of refractory masonry, the masonry produced according to the invention has the advantage of allowing a considerable saving in molding material. in favor of a filling material or a filling mass with a much lower cost price. It can approximately be estimated that the amount of molded material of masonry made according to the invention is only about one-third of that which would be required in refractory masonry made according to the methods customarily employed. until now.
The place of the molded bricks is occupied, in the masonry produced according to the invention, by a material which is appreciably cheaper, in particular by a filling mass poured in bulk or pounded, the refractory and insulating properties of which can still be chosen. , within certain limits, and be adapted to the particular operating conditions of the furnace.
Pyramidal bricks do not absolutely need to be fired, but can also be used in refractory masonry after prior pressing, but without firing.
In the case of the vault construction of a Siemens-Martin kiln, the pyramidal bricks are suspended with their base downwards from a suitable load-bearing construction arranged above the bricks. The bricks are suspended in such a way that they are in contact with each other in the vicinity of their base or possibly leave a relatively small slot, the faces
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lower from bricks together forming the underside of the vault of the oven.
If the refractory masonry is provided perpendicular or in the form of a gently sloping masonry, the truncated pyramid-shaped bricks are laid in layers next to each other, so that their bases are are placed on a per- pendicular or slightly inclined plane, in other words that the axes of the truncated pyramids extend with respect to each other in a substantially parallel and horizontal manner, and care must be taken to with the help of retaining irons or the like, that this position of the pyramidal bricks relative to one another is maintained. The spaces between the bricks will be filled, from time to time, as required, with a refractory material, possibly using pieces formed in advance.
As the cross section of the brick in the form of a truncated pyramid, one will preferably choose polygons allowing convenient assembly, such as, for example, equilateral triangles, squares, rectangles, regular hexagons and the like.
The invention is described below in more detail with reference to the accompanying drawings illustrating schematically and simply by way of example the production of a suspended roof.
In these drawings: FIG. 1 is a sectional view of a suspended roof produced according to the invention, a view in which all the details not essential for the understanding of the invention, in particular those relating to the
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roof anchoring device and its counter-bearings have been omitted.
Fig. 2 is a top view of the suspended bricks, arranged close to each other, which are used in the roof according to FIG. 1.
Figs 3a and 3b are views showing examples of suspended bricks according to the invention.
The masonry according to the invention is constituted by suspended bricks 1 of pyramidal shape, which, as shown in FIG. 2, have a square cross section. The bricks are suspended, by means of tie-rods 2 of different lengths, from a support frame 3. They are made, for example, of a high quality material of chromium magnesite. The lateral interval between the bricks is provided such that said bricks, in the vicinity of their bases 4, are brought together to a small distance of approximately 1 to 2 cm. Between two neighboring bricks, there is therefore always an intermediate space, the point of which is downwards, and the greatest width of which is at the upper part.
This intercalary space is filled
Folding, at its bottom, a loose pouring mass, for example using a sintered magnesite pouring mass, which will continue to sinter over time to an increasing extent. Wear of the molded bricks at their lower part will cause the intercalary spaces to participate more in the interior surface delimiting the roof of the furnace, but the refractory quality of the roof, as a whole, will remain practically unchanged.
The rest of the intercalary space can be
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filled, in whole or in part, with an insulating material introduced by pouring; if need be, additional fillings can be carried out as the lower part of the roof wears out, by grilling, so that the latter has a substantially constant thermal insulation power.
Instead of pouring bulk material, it is also possible to introduce in the intermediate space shaped pieces compressed in advance. If a loose mass is used, it must be prevented that it escapes downwards, at the beginning, through the slot 5 existing between the suspended bricks. For this purpose, it is possible, in each of the intermediate spaces, to place a suitable sheet metal 'so that its folding edge 7 is on the side of the interior of the oven. The shape of this sheet 6 is provided such that it substantially covers the side surfaces facing the neighboring bricks. If the filler is then poured in, it remains in the space and sintered during operation of the furnace, and it amalgamates with the sheet which is calcined.
It is also possible to provide inside the intermediate space a vertical sheet 9, the lower edge of which descends to the vicinity of the line of contact of two neighboring pyramidal bricks. This sheet therefore divides the filling mass into two substantially equal parts, which are separated by a - Partition, -. vertical. If, during the operation of the kiln, it happened that a suspended brick was detached and fell into the kiln, in this case a vertical shaft would be created, with a square cross section, without, however, , all of the filling material that is between two bricks does not fall into the
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the oven.
In such a case, it is possible to carry out a hot repair of the furnace, by inserting a new pyramidal brick from above and filling in the manner indicated the intermediate spaces thus created with filling material. Fig. 3a shows a regular truncated pyramid, with a square section, which represents a preferred embodiment of the suspended brick which characterizes the invention. The truncated upper surface is relatively small, and its dimension is just sufficient to be able to securely fix the suspension wire 2 thereto. It is also possible to provide this upper truncated surface larger. The slope of the truncated pyramid can also vary within wide limits, and it depends on the stress to which the masonry is subjected.
A ratio of about 1 to 3 between the length of the base side of the pyramid and that of its lateral sides has been found to be advantageous in many cases.
The side faces of the truncated pyramid do not need to be planned flat. In fig. 3b, there is shown a pyramidal brick whose side faces are curved, so as to obtain a pyramid of more slender shape than the pyramid according to fig. 3a. By giving the brick the shape shown in fig. 3b, the saving of molding material is even greater.