"Elément réfractaire et procédés de fabrication et d'assemblage dudit élément".
La présente invention a pour objet un élément réfractaire pour la réalisation de revêtements destinés à être suspendus à une superstructure ou à un caisson métallique étanche et calorifuge (casing), et notamment pour la réalisation à partir de bétons réfractaires ou de pisés, de parois accrochées ou dé voûtes plates suspendues d'ouvrages ou fours des industries métallurgiques tels les fours Pits, poussants, fours à réchauffer, à recuire, etc.... des industries céramiques tels les fours tunnels, Hoffman, etc... et de tous les appareils à feu des industries diverses où cette technique est appliquée.
Pour la construction des appareils à feu, il
est connu de réaliser les parois en plusieurs matériaux possédant des propriétés physiques et chimiques différentes :
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à la corrosion, et, côté superstructure, matériaux légers et isolants.
Ces matériaux ayant des coefficients de dilatation différents, ils présentent l'inconvénient de ne pas s'accrocher les uns aux autres.
Pour des raisons d'encombrement, tant que
pour des raisons d'ordre économique, on ne peut augmenter inutilement l'épaisseur des couches de matériaux réfractaires, laquelle intervient dans la stabilité des ouvrages. C'est pourquoi, pour réduire l'épaisseur des parois susdites, on a déjà pensé à relier la partie soumise au feu à la superstructure par des ancrages métalliques constitués d'un ou plusieurs éléments souvent articulés pour permettre de suivre les mouvements du revêtement réfractaire et éventuellement de la superstructure. Toutefois, l'emploi des pièces métalliquesest relativement limité, car même les alliages spéciaux ne peuvent supporter sans dommage des températures aussi élevées que celles supportées par les matériaux réfractaires qu'ils maintiennent. Pour remédier
aux inconvénients inhérents aux ancrages métalliques, on a pensé à utiliser des pièces d'accrochage de formes spéciales en matériaux réfractaires céramisés qui sont imbriquées ou scellées en cours de montage dans la maçonnerie exposée au feu. Ces pièces traversent les différents couches et sont rattachées
à l'ancrage métallique- situé dans une zone où la température est suffisamment basse pour qu'il puisse supporter, sans dommage et très longtemps, les contraintes auxquelles ils sont soumis. Pour la réalisation des voûtes plates suspendues, on utilise les mêmes techniques que pour les parois, on se contente de multiplier les points d'accrochage.
En résumé, les procédés utilisés actuellement
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- parois ou murs en briques : quand les épaisseurs ne sont pas suffisantes, pour assurer la stabilité de l'ouvrage, on est forcé de recourir à un appareil de repères divers et compliqués s'imbriquant parfaitement avec les pièces d'accrochage en réfractaire cêramisê reprises à l'arrière par des crochets métalliques;
- voûtes plates en réfractaire cuit : il est nécessaire d'utiliser des accrochages nombreux et en général, toutes les pièces réfractaires sont munies de plusieurs battées mâles et femelles s'accouplant entre elles et avec des pièces plus grandes faisant saillie sur la face des éléments tournée vers la superstructure et suspendues au poutrellage par des ancrages métalliques;
- pour les constructions monolithiques, damées en pisé ou coulées en bétons réfractaires, le problème est peu différent entre parois et voûtes :
des pièces de forme en matériaux réfractaires cuits sont scellées dans la masse soumise au feu et servant à accrocher celle-ci à la superstructure à L'aide de pièces métalliques appropriées;
- pour d�s constructions de parois ou de voûtes plates par assemblage de dalles ou blocs modules de volume relativement important damés en pisé ou coulés en béton rëfractaire, on noie dans les dalles, en cours de moulage, des pièces d'accrochage en réfractaire cuit ou, en variante, on ménage, lors de la fabrication des dalles, des lumières permettant d'enchâsser, après prise, les pièces d'accrochage en réfractaire cuit.
Ces divers procédés présentent divers inconvénients dont les principaux sont les suivants : coût élevé de la fabrication des divers éléments entrant dans la composition des revêtements suspendus et coût élevé d'assemblage de ces derniers.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un élément réfractaire, pour revêtement suspendu; permettant d'éliminer les pièces d'assemblage en produit réfractaire cuit qui étaient indispensables pour réaliser les revêtements suspendus suivant les'procédés connus, avec pour conséquence que, d'une part, le coût des revêtements de qualité au moins égales à celle des revêtements existants, réalisés à l'aide des éléments suivant l'invention est nettement moindre que celui des revêtements existants et, d'autre part, le coût d'assemblage des revêtements constitués d'éléments suivant l'invention est nettement réduit par rapport au coût d'assemblage des éléments traditionnels.
A cet effet, suivant l'invention, l'élément est
en une seule pièce et présente sur sa face tournée vers la superstructure ou le casing des moyens permettant l'accrochage d'au moins une pièce métallique de liaison de l'élément à ladite superstructure.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, les moyens susdits permettant l'accrochage à la superstructure font saillie par rapport à la face de l'élément tournée vers la superstructure.
Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'élément est constitué d'au moins deux couches superposées de matériau de réfractarités et de densités différentes, les moyens susdits permettant l'accrochage étant réalisés en même matériau que la couche opposée à la superstructure et étant moulés en même temps que cette couche.
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fabrication des éléments et un procédé d'assemblage de ces derniers.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent
moire et qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes de réalisation de l'élément suivant l'invention.
Les figures 1 à 4 sont des vues en perspective d'éléments réfractaires suivant l'invention.
Les figures 5 et 6 sont des vues en élévation, partiellement en coupe, montrant des formes de réalisation d'éléments réfractaires différentes de.celles représentées aux figures 1 à 4.
Dans les différentes figures, les mêmes notations
de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
L'élément 1 suivant l'invention, représenté aux dessins est en une seule pièce et présente, sur sa face 2 destinée
à être tournée vers la superstructure supportant le revêtement, des moyens 3 permettant l'accrochage de pièces métalliques de liaison de l'élément à la superstructure. Ces moyens 3 font saillie par rapport à la face 2 de l'élément et sont constitués, comme montré aux <EMI ID=4.1> de symétrie 5 de l'élément et, comme montré aux figures 3 et 4, par des plots 6 régulièrement répartis sur ladite face 2. Les nervures 4 et plots 6 présentent soit des ouvertures 7 pour permettre le passage des pièces métalliques de liaison, soit des rainures opposées 8 dans lesquelles s'engagent des pièces métalliques de liaison en forme de tenailles.
L'élément suivant l'invention et montré aux figures 1 à 4 est monolithique et est réalisé soit à l'aide d'un béton réfractaire dense, à prise hydraulique, choisi pour posséder une résistance mécanique au moins constante entre 300 [deg.]C et la température de service, soit à l'aide d'un pisé, à prise chimique, offrant une résistance mécanique analogue à celles des éléments en béton. Cet élément peut être utilisé pour l'assemblage du revêtement soit après un étuvage de 300 [deg.]c, soit précéramisé à haute température, c'est-à-dire à une température supérieure à
1000 [deg.]C.
Cet élément monolithique est surtout destiné à être utilisé pour la réalisation de voûtes où la résistance mécanique des moyens 3 est particulièrement importante. On pourrait également, suivant l'invention, prévoir des éléments, principalement pour les voûtes, tels que celui qui est représenté à la figure 5 ; cet élément étant constitué de deux couches de matériau 9 et 10 superposées. La couche 9, opposée à la superstructu- <EMI ID=5.1>
la couche 10. Les moyens 3 permettant l'accrochage de l'élément sont réalisés en même temps que cette dernière. Dans ce cas, il
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ches 9 et 10 permettent un excellent accrochage des couches entre elles étant donné que les moyens 3 font bloc avec la couche 9 et assurent à l'élément une résistance suffisante à laquelle ne doit pas nécessairement contribuer la couche 10, qui est supportée par la couche 9 présentant lesdits moyens d'accrochage 3.
Suivant l'invention, on pourrait aussi utiliser, pour des cas où l'empilage des éléments assure déjà la stabilité de l'ensemble, notamment pour réaliser des parois verticales, des éléments tels que celui montré à la figure 6. Cet élément est constitué de trois couches de matériau 11, 12 et 13 de réfracta-
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rapproche de la superstructure. Les moyens d'accrochage 3 de l'élément sont réalisés en même matériau que la couche 13 et sont moulés en même temps que cette dernière. Dans cette dernière forme
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de manière à obtenir un;bon accrochage entre les différentes couches constituant l'élément.
Exemple de réalisation d'une voûte plate suspendue.
- Pour la réalisation d'un couvercle de four Pits de 5,94 m x 2,64 m, on a divisé la largeur en 3 parties égales de 858 mm. La longueur est divisée en 7 parties : aux extrémités de 948 mm et, entre celles-ci de 800 mm. De sorte qu'il faut fabriquer 6 éléments de 945 x 858 mm et 15 éléments de
800 x 858 mm. La hauteur des éléments est de 231 mm; entre chacune d'elles et entre la structure, on prévoit un joint. Deux nervures de 100 x 100 x 858 mm, étant prévues sur chaque élément (figure 1).
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Dans l'exemple ci-dessus, on a choisi comme matériau réfractaire, un béton dense (VIBROREF 606 M, marques déposées
<EMI ID=10.1>
Les caractéristiques suivantes :
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
Les éléments sont réalisés en déversant dans un moule, le béton gâché en bétonnière avec 8 à 8,5% d'eau,
en vibrant par couches avec une aiguille vibrante pneumatique puis en laissant reposer 24 heures avant de démouler, les éléments étant alors; étuvés dans une étuve à 300[deg.]C.
Pour l'assemblage des éléments, différents
systèmes de suspension à la superstructure peuvent être envisagés au départ des ouvertures 7 ou rainures 8 présentées par les nervures 3.
Avant mise en place, on enduit les faces des éléments destinées à entrer en contact entre elles et avec la superstructure d'un ciment pâteux à prise à l'air (par exemple ALUBEL 45 M marque déposée s.a. BELREF), on garnit alors
d'un feutre céramique de 12 mm d'épaisseur les faces des éléments qui doivent s'app er contre le poutrellage et de 6 mm d'épaisseur pour les faces en contact avec d'autres éléments
Au placement, le feutre en fibres céramiques est
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les éléments et la superstructure est assurée par des briques à 42% d'alumine de format 230 x 114 x 64 mm posées à plat sur les points . La face 2 des éléments peut être revêtue d'un béton isolant (par exemple THERMISOL marqua déposée de
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Réalisation des éléments à l'aide d'un pisé
Dans ce cas, on choisit, comme matériau réfractaire,
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qui présente les caractéristiques suivantes :
- Al2o<3> - (gibbsite) 80%
- Réfractarité : C.S. supérieure à 38. - Température limite d'utilisation : de l'ordre de 11000(
- Résistance à l'écrasement à froid en Kg/cm2 sur éprouvettes damées au fouloir pneumatique
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Les éléments sont réalisés en damant dans un moule, au fouloir, le pisé malaxé avec un liquide de gâchage connu en soi dilué dans de l'eau dans une proportion de l'ordre de 2 litres de liquide de gâchage et 4
à 6 litres d'eau de dilution par 100 kg de pisé en granulés, en démoulant l'élément après environ 8 heures, en laissant sécher, à la température ambiante, ledit élément pendant un délai de 24 à 48 heures suivant sa masse, en portant l'élément séché à une température de 100 à 120[deg.]C que l'on maintient pendant 6 à 24 heures, en portant ensuite ledit
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10 à 20[deg.]C/heure et en maintenant cette température pendant un laps de temps de l'ordre de 12 heures, les éléments après assemblage étant alors portés à température de régime suivant un gradient de l'ordre de 30[deg.]C/heure.
Il doit être entendu que la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières, sans sortir du cadre du présent brevet.
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1. Elément réfractaire pour la réalisation de revêtements destinés à être accrochés à une superstructure ou à un caisson métallique étanche et calorifugé (casing), caractérisé en ce que cet élément est en une seule pièce et présente sur sa face tournée vers la superstructure ou le casing des moyens permettant l'accrochage d'au moins une pièce métallique de liaison de l'élément à ladite superstructure.
"Refractory element and methods of manufacturing and assembling said element".
The present invention relates to a refractory element for the production of coverings intended to be suspended from a superstructure or from a sealed and heat-insulating metal box (casing), and in particular for the production from refractory concrete or rammed earth, of hanging walls. or flat suspended vaults of works or furnaces of metallurgical industries such as Pits furnaces, pushing furnaces, reheating furnaces, annealing furnaces, etc ... of ceramic industries such as tunnel furnaces, Hoffman, etc ... and of all fire apparatus for various industries where this technique is applied.
For the construction of fire apparatus, it
It is known to make the walls in several materials having different physical and chemical properties:
<EMI ID = 1.1>
corrosion, and, on the superstructure side, light and insulating materials.
These materials having different expansion coefficients, they have the disadvantage of not clinging to each other.
For reasons of space, as long as
for economic reasons, the thickness of the refractory material layers cannot be unnecessarily increased, which affects the stability of the structures. This is why, to reduce the thickness of the aforesaid walls, it has already been thought to connect the part subjected to the fire to the superstructure by metal anchors made up of one or more elements often articulated to allow the movements of the refractory lining to be followed. and possibly the superstructure. However, the use of metal parts is relatively limited, because even special alloys cannot withstand temperatures as high as those supported by the refractory materials which they maintain without damage. To fix
to the drawbacks inherent in metal anchors, it was thought to use hooking parts of special shapes made of ceramic refractory materials which are interlocked or sealed during assembly in the masonry exposed to the fire. These parts cross the different layers and are attached
to the metal anchor - located in an area where the temperature is low enough so that it can withstand, without damage and for a very long time, the stresses to which they are subjected. For the realization of the flat suspended vaults, one uses the same techniques as for the walls, one is satisfied to multiply the points of attachment.
In summary, the processes currently used
<EMI ID = 2.1>
- brick walls or walls: when the thicknesses are not sufficient, to ensure the stability of the structure, we are forced to resort to a device with various and complicated marks that fit perfectly with the hanging pieces in ceramic refractory taken at the back by metal hooks;
- flat arches in fired refractory: it is necessary to use numerous hooks and in general, all the refractory pieces are provided with several male and female battens mating between them and with larger pieces protruding from the face of the elements turned towards the superstructure and suspended from the beams by metal anchors;
- for monolithic constructions, rammed in adobe or cast in refractory concrete, the problem is not very different between walls and vaults:
shaped pieces of fired refractory materials are sealed in the mass subjected to the fire and used to hang it on the superstructure using suitable metal parts;
- for d � s constructions of walls or flat vaults by assembling slabs or modules of relatively large volume rammed in rammed earth or poured in refractory concrete, we drown in the slabs, during molding, hanging parts in baked refractory or, as a variant, during the manufacture of the slabs, lights are used to embed, after setting, the attachment parts in baked refractory.
These various processes have various drawbacks, the main ones of which are the following: high cost of manufacturing the various elements entering into the composition of suspended coverings and high cost of assembling the latter.
The object of the invention is to remedy these drawbacks and to provide a refractory element for a suspended coating; making it possible to eliminate the assembly parts made of fired refractory product which were essential for producing the suspended coverings according to the known methods, with the consequence that, on the one hand, the cost of the quality coverings at least equal to that of the coverings existing, produced using the elements according to the invention is significantly less than that of existing coatings and, on the other hand, the assembly cost of the coatings consisting of elements according to the invention is significantly reduced compared to the cost assembly of traditional elements.
For this purpose, according to the invention, the element is
in a single piece and has on its face facing the superstructure or casing means allowing the attachment of at least one metal part connecting the element to said superstructure.
According to one embodiment of the invention, the aforesaid means allowing attachment to the superstructure project relative to the face of the element facing the superstructure.
According to an advantageous embodiment of the invention, the element consists of at least two superimposed layers of material of different refractarities and densities, the aforesaid means allowing the attachment being made of the same material as the layer opposite the superstructure and being molded at the same time as this layer.
<EMI ID = 3.1>
manufacture of the elements and a method of assembling the latter.
Other details and features of the invention will emerge from the description of the drawings appended hereto.
moire and which represent, by way of non-limiting examples, various embodiments of the element according to the invention.
Figures 1 to 4 are perspective views of refractory elements according to the invention.
Figures 5 and 6 are elevational views, partially in section, showing embodiments of refractory elements different from those shown in Figures 1 to 4.
In the different figures, the same notations
references designate identical or similar elements.
The element 1 according to the invention, shown in the drawings is in one piece and has, on its face 2 intended
to be turned towards the superstructure supporting the coating, means 3 allowing the attachment of metal parts connecting the element to the superstructure. These means 3 protrude from the face 2 of the element and consist, as shown in <EMI ID = 4.1> of symmetry 5 of the element and, as shown in Figures 3 and 4, by regularly studs 6 distributed over said face 2. The ribs 4 and studs 6 have either openings 7 to allow passage of the metal connecting pieces, or opposing grooves 8 into which engage metal connecting pieces in the form of pincers.
The element according to the invention and shown in Figures 1 to 4 is monolithic and is produced either using a dense refractory concrete, hydraulically setting, chosen to have a mechanical strength at least constant between 300 [deg.] C and the operating temperature, either using a rammed earth, with chemical setting, offering a mechanical resistance similar to that of concrete elements. This element can be used for the assembly of the coating either after a stoving of 300 [deg.] C, or pre-ceramized at high temperature, that is to say at a temperature higher than
1000 [deg.] C.
This monolithic element is especially intended to be used for making arches where the mechanical strength of the means 3 is particularly important. One could also, according to the invention, provide elements, mainly for vaults, such as that shown in Figure 5; this element consisting of two layers of material 9 and 10 superimposed. Layer 9, opposite the superstructure - <EMI ID = 5.1>
the layer 10. The means 3 allowing the attachment of the element are produced at the same time as the latter. In this case it
<EMI ID = 6.1>
ches 9 and 10 allow excellent bonding of the layers to each other given that the means 3 are integral with the layer 9 and provide the element with sufficient strength to which the layer 10, which is supported by the layer, need not necessarily contribute. 9 presenting said hooking means 3.
According to the invention, it would also be possible to use, for cases where the stacking of elements already ensures the stability of the assembly, in particular for making vertical walls, elements such as that shown in FIG. 6. This element consists of three layers of refractory material 11, 12 and 13
<EMI ID = 7.1>
moves closer to the superstructure. The attachment means 3 of the element are made of the same material as the layer 13 and are molded at the same time as the latter. In this last form
<EMI ID = 8.1>
so as to obtain a good bond between the different layers constituting the element.
Example of a flat suspended vault.
- For the production of a 5.94 m x 2.64 m Pits oven cover, the width was divided into 3 equal parts of 858 mm. The length is divided into 7 parts: at the ends of 948 mm and, between them of 800 mm. So that it is necessary to make 6 elements of 945 x 858 mm and 15 elements of
800 x 858 mm. The height of the elements is 231 mm; between each of them and between the structure, a seal is provided. Two ribs of 100 x 100 x 858 mm, being provided on each element (figure 1).
<EMI ID = 9.1>
In the example above, we chose as refractory material, a dense concrete (VIBROREF 606 M, registered trademarks
<EMI ID = 10.1>
The following characteristics:
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
The elements are produced by pouring the mixed concrete in a concrete mixer with 8 to 8.5% water into a mold,
by vibrating in layers with a pneumatic vibrating needle then leaving to stand for 24 hours before unmolding, the elements then being; steamed in an oven at 300 [deg.] C.
For the assembly of the elements, different
Suspension systems on the superstructure can be envisaged starting from the openings 7 or grooves 8 presented by the ribs 3.
Before installation, the faces of the elements intended to come into contact with each other and with the superstructure are coated with a pasty air-setting cement (for example ALUBEL 45 M registered trademark s.a. BELREF), then coated
a ceramic felt 12 mm thick for the faces of the elements which must rest against the beams and 6 mm thick for the faces in contact with other elements
On placement, the ceramic fiber felt is
<EMI ID = 13.1>
the elements and the superstructure is provided by 42% alumina bricks in the format 230 x 114 x 64 mm laid flat on the points. Face 2 of the elements can be coated with an insulating concrete (for example THERMISOL branded
<EMI ID = 14.1>
Realization of the elements using an adobe
In this case, one chooses, as refractory material,
<EMI ID = 15.1>
which has the following characteristics:
- Al2o <3> - (gibbsite) 80%
- Refractoriness: C.S. greater than 38. - Limit temperature for use: around 11,000 (
- Resistance to cold crushing in Kg / cm2 on test pieces groomed with a pneumatic ram
<EMI ID = 16.1>
The elements are produced by tamping in a mold, with a crusher, the rammed earth mixed with a mixing liquid known per se diluted in water in a proportion of the order of 2 liters of mixing liquid and 4
to 6 liters of dilution water per 100 kg of adobe in granules, by unmolding the element after about 8 hours, allowing the said element to dry at room temperature for a period of 24 to 48 hours depending on its mass, in bringing the dried element to a temperature of 100 to 120 [deg.] C which is maintained for 6 to 24 hours, then bringing said
<EMI ID = 17.1>
10 to 20 [deg.] C / hour and maintaining this temperature for a period of time of the order of 12 hours, the elements after assembly then being brought to operating temperature according to a gradient of the order of 30 [deg. .] C / hour.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to the latter, without departing from the scope of the present patent.
<EMI ID = 18.1>
1. Refractory element for the production of coatings intended to be attached to a superstructure or to a sealed and heat-insulated metal box (casing), characterized in that this element is in one piece and has on its face turned towards the superstructure or the casing means allowing the attachment of at least one metal part connecting the element to said superstructure.