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"Réfraotaire à liant oarbonétt
La présente invention concerne un réfractaire à liant et plus particulièrement un réfraotaire calciné à mort à liant carbonée possédant des propriétés physiques améliorées et destiné à être employé à des températures élevées:.
Le changement produit dans l'industrie de produc- tion de l'acier, qui est passée du procédé de fabrication de l'acier à l'aide du four à sole au procédé basique relativement nouveau de fabrioation d'acier à oxygène a posé de nouvelles exigences à l'industrie des réfraotaires dans le désir de disposer de matériaux de revêtements de
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fours nouveaux et perfectionnés..
On a employé comme réfrac- taires pour dos nouveaux convertisseurs basiques à oxygène et pour d'autres fours de fabrication de l'acier, des réfractaires préformés en briques ou en bloos et de pisés . composés de matériaux granulaires calcinée à mort, tels que de la dolomie calcinée à mort, de la magnésie calcinée à mort, ou des mélanges de ces corps, liés avec un liant oar- boné obtenu à partir de poix de goudron de houille. Néan- moins les exigences toujours croissantes des producteurs. d'acier qui réclament une vie utile accrue de ces matériaux réfraotaires ayant la poix comme liant nécessitent un per- fectionnement continuel des dits réfraotaires.
L'emploi de poix de goudron de houille comme liant carboné pouvant subir une décomposition pyrolytique pour former un liant carboné pour divers produits résistant à ces températures élevées est depuis longtemps connu et pra- tiqué dans certains domaines de fabrication et on y recourt très.
fréquemment dans la production de matériaux réfractaires spécialisée. Conformément à la présente inven- tion, on peut obtenir des améliorations substantielles dans la durée, de vie utile dans les fours de ces réfraotaires basiques et granulaires utilisant la poix comme liant, tel- les que la dolomie calcinée à mort ou la magnésie calcinée à mort, en incorporant dans la composition du réfraotaire basique des quantités relativement faibles de noir de car- bone. -
En oonséquenoe la présente invention se propose de fournir :
- un procédé perfectionné de formation d'un. réfrao- taire à liant, ainsi que le réfraotaire produit par ledit
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procédé ; - un procédé perfectionné de réalisation d'un réfractaire basique cru, non cuit, utilisant la poix comme liant, qui puisse être emmagasiné à volonté, et par la suite cuit pyrolytiquement pour décomposer la poix et former un réfractaire à liant carboné ;
- un réfraotaire basique perfectionné utilisant comme liant la poix de goudron de houille et composé par exemple de dolomie calcinée à mort, de magnésie calcinée à mort, ou de mélangea de ces corps, et qui peut être utilisé nomme pisé ; - un pied perfectionné comme celui que l'on vient de décrire, qui peut être moulé ou pressé selon diverses formes désirées afin d'être utilisé comme brique ou bloc dans un convertisseur basique a oxygène ou dans d'autres fours de production d'acier,
D'autres buts et avantagea de l'invention ressorti** ront de la description suivante,
Afin d'atteindre les buts précités ainsi que d'au- tres,
l'invention comporte les caractéristiques décrites et exposées dans le texte suivant, qui décrit l'invention en détail, sans que la description illustrative puisse être considérée comme limitant l'invention à la ou les diverses manières exposées selon lesquelles l'invention peut être mise en oeuvre.
Pour mettre en pratique l'invention, on mélange les particules réfraotaires avec un matériau carboné capable de se décomposer pyrolytiquement pour former un liant carboné, et également avec une quantité relativement faible de car- bone, par exemple du noir de carbone. On peut employer le
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mélange sous cette forme, par exemple comme pisé. Néanmoins, on met habituellement en forme le mélange, par exemple par pression, pour lui donner une forme désirée par exemple une forme de brique ou de bloc. Pour réparer ou revêtir une paroi ou une sole de four on peut employer un pisé ou un article mis en forme à l'état "cru" soit immédiatement, soit après emmagasinage et stockage pendant un certain temps.
En amenant par la suite le four à une température de fonctionnement, le matériau carboné compris dans le mélange ou dans la brique se décompose pyrolitiquement ou se "ookéfio" pour former un liant carboné à l'intérieur du pisé ou de la brique installée dans le four. Si on le désire, et spécialement dans le ces @@s briques, on peut effec- tuer la cokéfaction, séparément, avant la mise en place dans le four.
On a reconnu, aussi bien à l'état cru qu'à l'état cuit ou cokéfié, que la présence de noir de carbone amélio- re les propriétés physiques des pisés ou mélanges, spécia- lement en ce qui concerne l'oxydation, la résistance à l'écrasement (résistance du liant) et la densité. On ne connaît pas clairement comment agit le matériau de carbone pulvérisé ajouté pour améliorer le réfraotaire à liant.
Apparemment l'introduction de carbone dans la composition du réfraotaire granulaire augmente les propriétés de liant du liant de poix et il en résulte qu'il renforce la etruo- ture du liant carboné formé par le oraquage pyrolitique de la poix.
Les particules réfractairesemployées conformément à la présente invention sont de préférence des réfractaires calcinés à mort, c'est à dire des réfraotaires qui ont été
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calcinés jusqu'à présenter un état aggloméré dense, On emploie de préférence des réfractaires basiques comme de la dolomie calcinée à mort, de la magnésie calcinée à mort ou des mélanges de ces corps.
Comme on l'a indiqué, le matériau carboné employé est un matériau qui laisse un résidu de carbone quand on le soumet à une décomposition ou craquage pyrolytique. Ceci peut se produire à des températures variant d'environ 370 à 1.010 0. A l'intérieur de cet-intervalle de température, il se forme sous l'effet du craquage du matériau carboné une pellicule de carbone autour et entre les particules du réfractaire granulaire qui lie les particules les unes aux autres.
La formation de la pellicule de carbone prend typiquement place vers l'intérieur à partir d'une surface exposée du réfractaire, par exemple sous l'action de la chaleur d'une réaction de fabrication de l'acier dans un convertisseur basique à oxygène ou dans un four basique à oxygène, la progression vers l'intérieur dépendant des conditions d'exposition. L'évaluation d'un réfraotaire quelconque utilisant la poix comme liant s'effectue pour cette raison sur des échantillons qu'on a chauffés de manière à faire subir au liant de poix la décomposition ou cokéfaction pyrolytique et en utilisant comme critère de comparaison la résis- tance à l'écrasement par compression des réfractaires obtenus.
Il est préférable que les matériaux carbonés employés soient des poix et spécialement celles qui dérivent du goudron de houille. De telles poix de goudron de houille ont par exemple des points de ramollissement d'environ 40 C à environ 100 0,tels qu'on les mesure par le procédé ASTM
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de l'épreuve D-36-26. Dans certains cas on emploie le goudron de houille lui-même comme liant pour ces réfractaires, bien qu'habituellement on préfère la poix de goudron de houille étant donné qu'elle est essentiellement dépourvue des constituants à bas point d'ébullition que l'on rencontre habituellement dans le goudron de houille. On peut employer certains des asphaltes bitumineux pourvu qu'ils aient la propriété de se décomposer pyrolytiquement pour donner un résidu de carbone appréciable.
De nombreux asphaltes ne possèdent pas cette propriété, mais distillent entièrement par chauffage et ne peuvent pas être utilisés pour cette raison.
En conséquence, on emploie plus généralement les poix de goudron de houille comme liant dans ce type de briques réfraotaires, étant donné que ces poix sont moins coûteuses et possèdent la caractéristique désirable de donner par craquage une proportion plus élevée de carbone.
On peut employer toutes les diverses sortes de noirs de oaruone qui sont connues dans la technique. On peut également pour mettre en pratique la présente invention employer d'autres carbones pulvérulents à structure cristalline non oubique. Par exemple, on peut employer du charbon et du coke ou du graphite pulvérisé, finement divisé, mais ces variétés de carbones ne sont pas aussi efficaces, que les noirs de carbone. Les noirs de carbone qui peuvent être cités comme exemple comprennent les noirs de lampe, les noirs de carneaux, les noirs de combustion de fours à. gaz ou à huile minérale, les noirs thermiques, les noirs, d'acé- tylène et des noira analogues. On désigne également certaine de ces noirs sous le nom de noire d'impact.
En outre, on peut employer ces noirs individuellement ou en combinaison
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pour les ajouter à une composition de réfractaire basique granulaire afin d'améliorer la résistance à l'écrasement du produit à l'état cokéfié, ainsi que la densité et d'autres propriétés souhaitable a.
Les désignations des différents types de noirs de carbone mentionnés dans le paragraphe précédent sont toutes des désignations connues dans la technique. On peut trouver des descriptions de noirs de carbone par exemple dans "Encyclopedia of Chemioal Technology", par Kirk et Othmer, The Interscience Enoyolopedia, Ino. New-York, 1949, volume 3, pages 34 à 60. On trouve une autre description des différentes variétés et origines de noirs de carbone dans le Brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2.527.595 du 31 Octobre 1950 au nom de Swallen et au ves.
Les noirs de carbone comprennent un groupe de types de carbone non cristallin, très finement divisé, et composé de dimensions de particules inférieures aux dimensions, de broyage. Ces noirs sont également désignés sous le nom de carbones colloïdaux du fait de leur faible dimension de particules et de leur comportement dans des milieux aqueux et liquides organiques. Il existe néanmoins certains noirs de carbone qui se trouvent compris dans la portée de la présente invention et que leurs dimensions de particules/peut faire classer en dehors de ce que l'on considère générale- ment comme la limite supérieure des dimensions colloïdales.
Les noirs de carbone comprennent des produits résultant de différents processus industriel a dans lesquels on soumet les hydrocarbures à une combustion partielle et à un traite- ment thermique non oxydant. On produit plusieurs types qui diffèrent l'un de l'autre par les dimensions de particules,
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Les divers types peuvent se différencier nettement à d'autres points de vue que la dimension de particule, par exem- ple certains noirs sont composés de particules très denses et bien définies, tandis que d'autres se composent plutôt de particules floculentes agglomérées en masses poreuses.
Les noirs de carbone qu'on a reconnu être les plus intéressants pour la mise en pratique de l'invention possèdent les propriétés comprises dans les intervalles suivante,:
EMI8.1
<tb>
<tb> Diamètre"de <SEP> particule <SEP> moyen <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 500 <SEP> millimicrons
<tb> Surface <SEP> spécifique <SEP> 5 <SEP> " <SEP> 375 <SEP> m2/gramme
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> matières <SEP> volatiles <SEP> moins <SEP> de <SEP> 14 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Carbone <SEP> fixe <SEP> 85 <SEP> à <SEP> 99,5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Le tableau A suivant indique des variétés spécifiques de noirs de carbone qu'on a employés.
EMI8.2
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TABLEAU
EMI9.1
<tb> Type <SEP> de <SEP> carbone <SEP> Surface <SEP> spécifique <SEP> Diamètre' <SEP> le <SEP> particule <SEP> Absorption <SEP> d'huile <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> ma- <SEP> carbone <SEP> p@ <SEP> Densité
<tb> en <SEP> m2/g <SEP> en <SEP> mm <SEP> en <SEP> Kgs/100Kgs <SEP> de <SEP> tières <SEP> vola- <SEP> fige <SEP> an <SEP> apparente
<tb> noir <SEP> tiles <SEP> en% <SEP> % <SEP> en <SEP> Kg/dm3
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> ordinaire <SEP> 105-140 <SEP> 22-29 <SEP> 125-130 <SEP> 5,0 <SEP> 95,0 <SEP> 4;
5-5 <SEP> 0,16-0,22
<tb> @
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> de <SEP> carneau <SEP> à
<tb> écoulement <SEP> moyen <SEP> 200-210 <SEP> 23-25 <SEP> 105-130 <SEP> 7-7,5 <SEP> 92,5-93 <SEP> 4,0 <SEP> 0,176
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> de <SEP> carneau <SEP> à
<tb> écoulement <SEP> faible <SEP> 295-360 <SEP> 22-28 <SEP> 88-94 <SEP> 12-13 <SEP> 87-88 <SEP> 3,5 <SEP> 0,192
<tb> Four <SEP> à <SEP> huile <SEP> conducteur <SEP> 125-210 <SEP> 21-29 <SEP> 130-250 <SEP> 1,5-2,0 <SEP> 98-98,5 <SEP> 8-8,5 <SEP> 0,095
<tb> Four <SEP> à <SEP> huile <SEP> 30-125 <SEP> 20-56 <SEP> 80-115 <SEP> 1-1,5 <SEP> 98,5-S9 <SEP> 8,5-9 <SEP> Fourà <SEP> gaz <SEP> 23-30 <SEP> 60-80 <SEP> 70-80 <SEP> 1,0 <SEP> 99,0 <SEP> 9,5-10 <SEP> 0,29
<tb> Thermique <SEP> 6-13 <SEP> 180-470 <SEP> 33-38 <SEP> 0,5 <SEP> 99,5 <SEP> 8,5-9 <SEP> 0,
50-053.
<tb>
EMI9.2
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On a déterminé les surfaces spécifiques par l'ab- sorption d'azote en employant la méthode de Brunauer-EmmettTeller, bien connue dans la teohnique. Les diamètres de particules sont les moyennes obtenues par moyenne arithmétique des mesures effectuées à partir de micrographies électroniques des noirs. Les'absorptions d'huile ont été mesurées par la méthode de la "Balle Cohérente de Cabot en employant de l'huile de lin. Cette valeur est une mesure relative de la structure du noir et de l'huile nécessaire pour ea saturation. La teneur en matière volatile d'un noir est liée la quantité d'oxygène adsorbée chimiquement présente sur la surface du carbone.
La valeur de pH du noir de carbone est déterminée avec une électrode de verre dans une bouillie d'eau et de noir de carbone, selon la dénomination A.S.T.M. suivante ; D- 1512, Dans ces conditions, le pH est lié la quantité de complexes d'oxygène et de carbone ex@stant à la surface du noir de carbone, A une quantité relativement élevée de ces complexes correspond un pH bas.
La densité apparente indique la quantité d'espace d'emmagasinage ou d'espace de chargement qu'occupera un noir donné.
La Société dite "Cabot Corporation" de Boston, Massachusetts, Etats-Unis d'Amérique, fabrique des noirs de carbone des types indiqués sur le tableau A, et ces noirs sont vendus sous les marques déposées suivantes "Elf", "Mogùl", "Vuloan", et "Sterling". Différentes dénominations de qualité peuvent accompagner ces marques déposées.
La quantité de matériau carboné, par exemple de poix de goudron de houille, employée pour lier des produits réfractaires est importante en ce sens que des teneurs plus élevées de poix et de liants analogues donnent une résis-
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tance mécanique meilleure à l'état cokéfié et une tenue meilleure du réfraotaire dans le four. Néanmoins, des quan- tités plus importantes de poix augmentent de même les dif- ficultés de fabrication et de stockage du réfractaire lié.
Comme exemple, si on emploie trop de poix, il est difficile de manipuler le mélange de particules et de poix, parce que le mélange devient très collant. En outre, un tel mélange ne conserve pas la forme qu'on lui donne par pres- sage. Etant donné que la poix de goudron de houille est fon- due à ce stade, le mélange partioulés-poix est trop fluide pour pouvoir être manipulé s'il y a trop de poix. Le mélan- ge se comporte comme une masse plastique déformable qui ne conserve pas sa forme. En outre, quand le mélange est sorti d'un moule, la diminution de Pression tend à faire apparat- tre des fissures.
D'un autre coté, si on-maintient en posi- tion fermée, jusqu'à ce que la poix refroidisse et fasse prise, les différentes parties du moule ou autre appareil employé pour donner la forme, il en résulte non seulement que le réfraotaire colle aux parties du moule, maïs que le procédé dans son ensemble devient beaucoup trop lent pour qu'il puisse être appliqué dans l'industrie, En conséquence, pour un réfractaire donné, il y a une capacité ou limita tolérable maximum on poix, qui équilibre les quantités extrêmes de poix suffisantes pour donner un liant désiré et un mélange qui puisse conserver la forme qu'on lui donne par pressage.
Dans une variante de la présente invention, on a reoonnu qu'un mélange de deux noirs de carbone particuliers, employés comme additifs comme on l'expose dans le texte, améliore la limite tolérable ou capacité maximum admissible
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de poix, toutes autres conditions égales par ailleurs. Un tel mélange comprend un noir de carbone à haute capacité d'absorption d'huile et un noir de carbone thermique, spé- étalement un noir thermique fin. Par rapport à l'emploi séparé, de l'un ou l'autre noir de carbone, c'est ce mélange qui donne le plus grand accroissement de la résistance mécanique d'un réfractaire à l'état cru et à l'état ookéfié.
Le noir à haut pouvoir d'absorption d'huile peut être soit un noir de carbone de oarneau d'écoulement long, soit un noir de carbone de four à huile minérale conducteur.
Dans l'un ou l'autre cas, on préfère une capacité d'absorp- tion d'au moins 85 legs.. d'huile pour 100 Kgs de noir. Les 'noirs de carbone thermiques sont normalement désirables du point de vue de la résistance mécanique qu'ils confèrent, ces noirs de carbone ont une dimension de particules relativement grossière. Néanmoins, les noirs thermiques sont les plus médiocres en ce qui concerne la limite tolérable de poix et ils peuvent même diminuer cette limite tolérable.
Par conséquent, le mélange exposé n'est pas seulement effi- cace pour donner une résistance mécanique souhaitable, mais est également efficace du fait qu'il augmente la limite tolérable de poix du réfraotaire.
Le.mélange¯défini de noirs de carbone peut compren- dre environ 1 pour 2 à 2 pour 1 en poids du noir à haut pouvoir d'absorption d'huile, par rapport au noir thermique, respectivement. On emploie de préférence des parties égales en poids de chacun des noirs. On pense que le noir à haut pouvoir d'absorption d'huile confère une amélioration de la limite tolérable de poix, tandis que le noir thermique con- fère la résistance mécanique exigée, si bien qu'il y a une
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coopération synergétique réelle entre les deux.
On a obtenu des augmentations de la teneur en poix admissible de 1 % à 1,5 % en poids grâce à l'emploi du mélange défini sans se heurter à l'un quelconque des problèmes qui se présentent habituellement aveu une telle augmentation de la poix,
En général on mélange d'abord les particules basiques réfractaires calcinées à mort du typa indiqué avec un noir de carbone, Une quantité quelconque d'un noir de carbone confère quelques avantages, mais on emploie habituellement une quantité variant d'environ 0,5 % à environ 10 %, par rapport au poids du mélange total à préparer finalement, et de préférence d'environ 1 % à environ 3 %.
On chauffe alors le mélange ou charge à une température allant d'environ 107 à 163 0 par exemple, puis on le brasrc avec le maté- riau carbonée par exemple do la poix de goudron de houille, en quantité d'environ 4 % à environ la % en poids, par rapport également au poids du mélange total. La poix est de préférence préchauffée à une température qui la rend,) seulement suffisamment fluide pour qu'elle se mélange facilement aux particules réfractaires.
Si on ne doit pas employer le mélange final oomme pisé, on le moule pour lui donner une forme désirée, par exemple une forme do brique, en utilisant le pressage à haute pression par exemple 700 Kg/cm2 et/ou en le damant ou en le vibrant d'une manière énergique. Après pressage, le réfraotaire mis en forme est refroidi sur des supports plats appropriés jusqu'à une température telle que la poix se raffermisse et que le réfractaire ne soit pas suscepti- ble de déformation au cours des manipulations.
Une fois pla- cée dans le four ou à un autre endroit d'utilisation} la
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poix de goudron de houille est transformée en un liant carboné résistant et tenace par chauffage rapide du réfractaire à une température de l'ordre de 1.093 C ou même à dea tempé- ratures de travail de l'ordre de 1.620 C.
Quand la température de la masse de la brique traverse la zone comprise entre 260 et 980 C, les poix de goudron de houille se trouvent craquées ou "ookéfiées" par des réactions pyrolytiques telles que celles qui se produisent dans les tours de craquage de pétrole ou dans la fabrication d'électrodes de carbone qui possèdent également un liant initial en poix de goudron de houille.Les réactions pyrolytiques provoquent la décomposition du goudron en une fraction volatile légère qui s'élimine par distillation et en un résidu de matériau carboné qui constitue le liant.
Si on le désire, on peut "ookéfier" la brique avant l'emploie par exemple en la cuisant dans un four approprié quelconque comportant une atmosphère non oxydante. En chauf- tant par exemple à une température comprise entre 37000 et 980 0 pendant une durée de 12 à 72 heures, selon la dimen- sion du bloo, on obtient une décomposition pyrolytique par- tielle ou totale de la poix qui laisse dans toute l'étendue de la brique un résidu de carbone constituant un liant tena- ce et résistant,
On expose, dans un but seulement illustratif, les exemples suivants pour montrer plus clairement l'invention.
Toute énumération spécifique ou détail mentionné doit être considéré comme donné à titre illustratif, car bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes opératoires et aux exemples décrits et peut recevoir diverses variantes ren- trant dans l'esprit et la portée de l'invention.
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Dans ces exemples, le renforcement du liant obtenu conformément à la présente invention est indiqua par la comparaison de 1'accroissement de résistance mécanique à l'écrasement à l'état cokéfié des échantillons qui contiennent du carbone ajouté par rapport aux échantillons qui ne contiennent pas de carbone ajouté.
Les données figurant dans les tableaux B à E indiquent clairement que le carbone ajouté, non seulement augmente la résistance à l'écrasement à l'état ookéfié et la densité à l'état ookéfié des échantillons de réfraotaires, mais en outre améliore les. mêmes propriétés dans les échantillons qui n'ont pas, été ookéfiés et qui ne possèdent pas encore un liant carboné quelconque produit par des compositions pyrolytiques. Les pourcentages indiqués sont des pourcentages en poids,
Exemple 1
On a chauffé à environ 150 C et on a mélangé intimement un mélange de dolomie calcinée à mort comprenant 20 parties en poids d'une fraction grossière, dont pratiquement 95 % passaient à travers un tamis à mailles de 9,
525 mm et dont la totalité était retenue sur un tamis à mailles de 1,68 mm, et 40 parties en poids d'une granulométrie intermé- diaire dont pratiquement 95 % passaient à travers un tamis à mailles de 3, 36 mm et dont la totalité était pratiquement retenue sur un tamis à mailles de 0,297 mm. On a alors chauffé à environ 150 C et on a ajouté au mélange 40 parties en poids d'une magnésie calcinée à mort finement broyée, dont pratiquement 65 % passaient à travers un tamis à mailles. de 0,074 mm.
On a gâché cet agrégat réfractaire granulaire avec une addition do 5 % d'un liant d poix fondue ayant une température de ramollissement comprise dans l'in-
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tervalle allant de 80 à. 85 C, et on l'a mélange intimement.
On a formé par pressage des échantillons d'essais mesurant 90 mm de diamètre et environ 50 mm d'épaisseur, à partir de la charge chaude (127-138 C) et sous une pression de 700 Kg/cm2. Après qu'on les ait refroidis à la température ambiante on a soumis à la mesure de leurs caractéristiques dans cet état, c'est à dire à l'état "oru" trois des six échantillons qui ont été pressés à partir de chaque charge.
Les trois autres échantillons restants ont été chauffés en l'absence d'oxygène et ont été totalement ookéfiés, les échantillons étant préalablement mesurés et étant ensuite soumis à l'écrasement par compression.
On a remplacé dans la composition décrite plus haut des fines de magnésie calcinée à mort par 2 % de carbone très finement pulvérisé de différents types. L'addition de carbone au mélange s'accompagnait d'une réduction corrélati- ve de la quantité de fines de magnésie afin de maintenir une distribution granulométrique uniforme dana les échantillons comparatifs. On ajoutait d'abord le carbone aux fines de magnésie, on broyait pendant 1/2 heure dans un broyeur à galets, on chauffait le mélange intimement brassé jusqu'à. une température d'environ 150 C, puis on ajoutait oe mélange à la fraction de dolomie granulée chauffée afin de brasser et de gâcher conformément à la technique précédemment mentionnée.
Le tableau B donne les résultats des essais des types de carbone ainsi soumis à mesure.
Exemple 2
On a chauffé à environ 150 C et on a intimement mélangé un mélange de dolomie calcinée à mort comprenant 15 parties en poids de granulés grossiers passant à travers un
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tamis à mailles de 9,525 mm, et retenus sur un tamis à- mailles de 4,7371 mm ; 22 parties en poids de granulés intermédiaires passant à travers un tamis à mailles de 4,7371 mm et retenus sur un tamis, à mailles de 3,36 mm ;et 23 parties. en poids de granulés fins passant pratiquement à travers un tamis à mailles de 1,68 mm.
On a ajouté au mélan- ge 40 parties en poids de fines de magnésie calcinée à mort chauffée et on a ensuite gâché le mélange avec 4,5 % d'une addition de poix de goudron de houille fondue ayant une température de ramollissement comprise dans l'intervalle de 80 à 85 C, et on a mélangé intimement. On a formé par pressage des échantillons d'essais cylindriques et on les a soumis à mesure comme il est décrit dans l'exemple 1.
On a remplacé par une quantité de 1 à 3 d'un noir de carbone thermique fin une quantité analogue de fines de magnésie ceJoinée à mort. L'addition de carbone s'est réalisée comme il est décrit dans l'exemple 1, on l'a d'abord effectuée sur les fines de magnésie, on a broyé, on a ohauf- fé, puis on a mélangé comme il est décrit. Le tableau 0 don- ne la résultat des essais correspondant à ces substitutions.
Exemple 3
En employant la même composition de réfraotaire granulaire et la procédure de l'exemple 2, y compris les aube- titutions de 2 % de carbone aux fines de magnésie, on a augmenté les pourcentages de poix de goudron de houille. On a employé trois noirs de carbone différents pour la substi- tution des fines de magnésie. La comparaison des résultats d'essais effectués sur les échantillons d'essais, résultante indique les propriétés améliorées des échantillons contenant des additions de carbone par rapport à ceux qui ne contien-
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nent pas d'addition, de carbone, selon les divers pourcenta- ges de poix, Le tableau D montre cette comparaison.
Exemple 4
On a indiqué dans l'exemple 3 et dans le tableau D qu'une augmentation de la teneur en poix augmente la résistanoe mécanique du réfractaire, mais pas d'une manière aussi marquée que ce n'est le cas avec la substitution de 2 % de noir thermique fin à la fraction fine d'un mélange réfractaire granulaire. Les tentatives faites pour augmenter la teneur en poids de ce mélange ont conduit à l'obtention de masses excessivement plastiques et impossibles à travailler.
On a néanmoins reconnu que de petites additions de noir de carbone moyen de oarneau à des mélanges réfractaires granulaires contenant du noir de carbone thermique fin rendent possible l'addition de poix jusqu'à 6 %, ce qui confère aux réfractaires les avantages d'une plus grande teneur en poix.
Dans cet exemple, on a chauffé jusqu'à une tempéra- t@@ d'environ 15000 et un a mélangé intimement un mélange de dolomie calcinée à mort contenant 15 parties en poids de granulés grossiers tamisés de façon à passer à travers un tamis à. mailles de 9,525 mm et à être retenus sur un tamis à mailles de 4,7371 mm ;
22 parties de grains de taille intermédiaire tamisés da façon à passer à travers un tamis à mailles de 4,7371 mm et à être retenus sur un tamis à mailles de 3,36 mm;et 23 parties de la charge composée de granulés calibrés passant pratiquement à travers un tamis à mailles de 3, 36 mm. On a chauffé à environ 15000 et on a ajouté à la fraction de dolomie la magnésie calcinée à mort finement divisée constituant 38 parties de la charge et dont pratiquement 65 % passaient à travers un tamis à mail-
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les de 0,074 mm.
On a ajouté aux fines de magnésie 2 parties en poids d'un noir de carbone on a broyé pendant 1/2 heure, on a chauffé, on a 'brassé avec les granulés de dolomie cal- oinée à mort, on a gâché avec de la poix, et on a fabriqué par pressage des échantillons d'essais cylindriques comme il a été décrit aux exemples 1 à 3. Le noir de carbone du présent exemple consistait en noir de carbone thermique fin, en noir de carbone moyen de oarneau ou en mélange de ces noirs. On aurait pu employer un noir de carbone de four à huile conducteur, au lieu du noir de carbone moyen de oarneau. Le pourcentage de poids ajouté variait de 4,5 à 6 %.
Le tableau B donne le résultats d'essais d'addi- tion de divers types de carbone pour un mélange réfractaire granulaire gâché aveu des quantités variables do poix de goudron de' houille.
EMI19.1
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TABLEAU B
Mesures de densité et de résistance à
1'écrasement d'échantillons crus et ookéfiés de 90 mm de diamètre sur 50 mm de haut
Pressés à froid sous une pression de 700 Kg/om2 Composition : :
EMI20.1
Dolomie -calcinée a. mort, grossière 20 % en poids
EMI20.2
<tb>
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> moyenne <SEP> 40 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Fines <SEP> de <SEP> magnésie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> 38 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> %
<tb> Addition <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 2 <SEP> %
<tb> Densité <SEP> en <SEP> Kg/dm3 <SEP> Résistance <SEP> à
<tb> 1' <SEP> écrasement <SEP>
<tb> en <SEP> Kg/om2
<tb>
EMI20.3
Type de 0 à l'état à l'état à l'état à l'état oai'>'bone.3E oarljone poia;
#....9 .....## 2adglé cru 2.2hdiue
EMI20.4
<tb>
<tb> Néant
<tb>
EMI20.5
(éohantil-'
EMI20.6
<tb>
<tb> Ion <SEP> témoin) <SEP> 0 <SEP> 5,0 <SEP> 0,277 <SEP> 0,264 <SEP> 499 <SEP> 274
<tb> Noir <SEP> thermique <SEP> fin <SEP> 2 <SEP> 5,0 <SEP> 0,282 <SEP> 0,273 <SEP> 752 <SEP> 674
<tb> Noir <SEP> thermique <SEP> fin <SEP> 2 <SEP> 5,0 <SEP> 0,282 <SEP> 0,271 <SEP> 696 <SEP> 562
<tb> Noir <SEP> de
<tb>
<tb> carneau
<tb> ordinaire <SEP> 2 <SEP> 5,0 <SEP> 0,281 <SEP> 0,271 <SEP> 604 <SEP> 449
<tb> Noir <SEP> de
<tb> oarneau
<tb> écoulement
<tb> long <SEP> 2 <SEP> 5,0 <SEP> 0,276 <SEP> 0,268 <SEP> 471 <SEP> 372
<tb>
EMI20.7
K Encycloprdia of Chemioal Technology" par Kirk et
<Desc/Clms Page number 21>
Othmer, éditée par "The Interscience Enoyolopedia" Ino.
New-York 1949, volume 3, pages 34 à 60.
Les propriétés adhésives du liant de poix de gou- dron de houille sur les granulés réfractaires semblent éga- lement améliorées par l'addition de carbone pulvérisé. Dea échantillons réfractaires qui généralement n'ont pas été cokéfiée présentent une amélioration marquée de la résistance à l'écrasement par compression à l'état cru, par rap- port -% des échantillons analogues sur lesquels on n'a pas fait d'addition de carbone, Ainsi que l'indique le tableau C, l'addition de carbone de 1 à 3 % augmente sensiblement les propriétés désirables du réfractaire utilisant la poix comme liant.
Mais on peut ajouter jusqu'à 10 % de carbone sans avoir d'effet nooj sur le réfractaire.
EMI21.1
<Desc/Clms Page number 22>
TABLEAU C Mesure de densité et de résistance à l'écrasement d'échantillons crus et ookéfiés de 90 mm de diamètre et 50 mm de haut Formés par pressage sous une pression de @ 700 Kg/cm2.
EMI22.1
<tb>
<tb>
Composition <SEP> :
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> grossière <SEP> 15 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> moyenne <SEP> 22 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> fine <SEP> 23 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Fines <SEP> de <SEP> Magnésie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> 37 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> % <SEP> )
<SEP> 40 <SEP> % <SEP> en
<tb> Addition <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> % <SEP> poids
<tb> Densité <SEP> en <SEP> Kg/dm3 <SEP> Résistance <SEP> à
<tb> 1' <SEP> écrasement <SEP>
<tb> en <SEP> Kg/cm2
<tb> Type <SEP> de <SEP> % <SEP> % <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état
<tb> carbone <SEP> carbone <SEP> poix <SEP> oru <SEP> cokéfié <SEP> oru <SEP> cokéfié
<tb> Néant
<tb> (échantillon <SEP> témoin) <SEP> 0,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,287 <SEP> 0,268 <SEP> 541 <SEP> 189
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 1,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,294 <SEP> 0,279 <SEP> 759 <SEP> 428
<tb>
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 1,5 <SEP> 4,5 <SEP> 0,295 <SEP> 0,284 <SEP> 885 <SEP> 520
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 2,0 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 0,296 <SEP> 0, <SEP> 286 <SEP> 878 <SEP> 710
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 2,5 <SEP> 4,5 <SEP> 0,
<SEP> 297 <SEP> 0,284 <SEP> 1012 <SEP> 590
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 3,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,298 <SEP> '0,286 <SEP> 815 <SEP> 681
<tb>
<Desc/Clms Page number 23>
TABLEAU D
Mesure de densité et de résistance à l'écrasement d'échantillons crus et cokéfiés de 90 mm de diamètre et 50 mm de haut Formas par pressage sous une pression, de
700 Kg/om2, Composition
EMI23.1
<tb>
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> grossière <SEP> 15 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> moyenne <SEP> 22 <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinés <SEP> 4 <SEP> mort, <SEP> fine <SEP> 23 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Fines <SEP> de <SEP> magnésie <SEP> oaloinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> 38 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> )
<SEP> 40 <SEP> % <SEP> en
<tb> Addition <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> % <SEP> 3 <SEP> poids
<tb>
EMI23.2
<Desc/Clms Page number 24>
EMI24.1
!1)4BU :Q (Suite)
EMI24.2
Densité en Ksldm31R4e:Lsl1e.nQe à l'éorasement I en. Kg/om2 Type de bzz ,' àa' l'état à l'état à l'état carbone qay'bQM, po3,x .
qrn , çkëfl oofld
EMI24.3
<tb>
<tb> Néant
<tb>
EMI24.4
(o!1sntU-
EMI24.5
<tb>
<tb> Ion <SEP> témoin) <SEP> 0,0 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 0,287 <SEP> 0,268 <SEP> 541 <SEP> 189
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 2,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,208 <SEP> 0, <SEP> 286 <SEP> 878 <SEP> 715
<tb> Néant
<tb> (échantillon <SEP> témoin) <SEP> 0,0 <SEP> 5,5 <SEP> 0,294 <SEP> 0,279 <SEP> 777- <SEP> 448
<tb> Noir <SEP> de
<tb> carbone
<tb> ordinaire <SEP> 2,0 <SEP> 5,5 <SEP> 0,@94 <SEP> 0,286 <SEP> 843 <SEP> 703
<tb> Néant
<tb> (échantillon <SEP> témoin) <SEP> 0,0 <SEP> 6,0 <SEP> 0,292 <SEP> 0,282 <SEP> 703 <SEP> 562
<tb> Noir <SEP> de
<tb> carbone <SEP> à
<tb> écoulement
<tb> long <SEP> 2,0 <SEP> 6,0 <SEP> 0,292 <SEP> 0,
284 <SEP> 843 <SEP> 773
<tb>
EMI24.6
<Desc/Clms Page number 25>
TABLEAU E
Mesure de densité et de résistance à l'écrasement d'échantillons crus et ookéfiés de 90 mm de diamètre et 50 mm de haut
Formes par pressage sous une pression de
700 Kg/om2.
Composition : :
EMI25.1
<tb>
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> grossière <SEP> 15 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> moyenne <SEP> 22 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> fine <SEP> 23 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Fines <SEP> de <SEP> magnésie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> 38 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> en <SEP> poids
<tb> Addition <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 2 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
EMI25.2
<Desc/Clms Page number 26>
Tableau E (suite)
EMI26.1
<tb> Résistanca <SEP> à <SEP> l'écrasement
<tb> Densité <SEP> en <SEP> kg/dm3 <SEP> en <SEP> kg/cm2
<tb> Type <SEP> de <SEP> carbone <SEP> % <SEP> % <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP>
<tb> carbone <SEP> poix <SEP> cru <SEP> cokéfié <SEP> cru <SEP> cokéfié
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 2,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,297 <SEP> 0,284 <SEP> 984 <SEP> 689
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 1,75 <SEP> 4,5 <SEP> 0,297 <SEP> 0,282 <SEP> 822 <SEP> 689
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 0,25
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 1,50 <SEP> 4,5 <SEP> 0,297 <SEP> 0,284 <SEP> 913 <SEP> 773
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 0,50
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 2,0 <SEP> 5,0 <SEP> 0,290 <SEP> 0,279 <SEP> 752 <SEP> 506
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 1,
25 <SEP> 5,0 <SEP> 0,298 <SEP> 0,286 <SEP> 1012 <SEP> 639
<tb> Cerneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 0,75
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 1,0 <SEP> 5,0 <SEP> 0,295 <SEP> 0,284 <SEP> 963 <SEP> b89
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 1,0
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 0,5 <SEP> 5,0 <SEP> 0,293 <SEP> 0,281 <SEP> 808 <SEP> 611
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 1,5
<tb>
<Desc/Clms Page number 27>
Le liant de matériau carboné n'est pas considéré en soi comme nouveau dans cette composition perfectionnée de réfraotaire utilisant la poix comme liant, mais étant donné que sa concentration influence la formation de liant carbo- né, on emploie de préférence un pourcentage en poids de 4 % à 10 % environ.
L'augmentation de la teneur en poids de liant améliore certaines propriétés du réfractaire, mais les additions de carbone pulvérisé à ces compositions augmentent les propriétés désirées au-dessus de celles oorres- pondant à des teneurs analogues en poix. Le tableau D montre la comparaison de diverses teneurs en poix aveo et sans addition de carbone.
La nature de la liaison carbonée est également influencée par le matériau c -bond initial choisi pour le liant du réfraotaire. On peut choisir le liant de poix d'après son point de ramolissement, par exemple 41 - 44 C
80 - 85 0
90 - 95 C 100 - 105 C en se basant sur le résultat final désirée mais on emploie de préférence une poix ayant un point de ramollissement compris entre 80 et 85 C.
EMI27.1