CH690681A5 - Procédé de découpe d'une structure réfractaire. - Google Patents
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Description
La pr sente invention se rapporte Ù un proc d de d coupe d'une structure r fractaire et en particulier, mais non exclusivement, Ù un proc d de d coupe d'une structure r fractaire contenant de la zircone. L'invention se rapporte galement Ù un m lange de poudres destin Ù un tel proc d . Des structures r fractaires de diff rents types, telles que des fours m tallurgiques, des fours Ù coke et des fours de fusion de verre s'abiment au cours de leur existence. Cette d t rioration peut par exemple se manifester sous forme de glissement d'un ou de plusieurs bloc(s) r fractaire(s) par rapport Ù l'ensemble de la structure avec pour r sultat un profil de surface irr gulier, ou sous forme d'une fissuration de la structure r fractaire. Il est en g n ral souhaitable de restaurer le profil de surface de la structure r fractaire, et il est galement souhaitable d' viter que le/les bloc(s) concern (s) ne glissent davantage et de colmater toute fissure laiss e par son/leur d placement ou sa/leur fissuration. Dans ce but, il peut s'av rer n cessaire ou souhaitable de d couper toute partie pro minente de la structure r fractaire. En variante, ou en compl ment, il peut Åtre n cessaire ou souhaitable de d couper une encoche dans un bloc qui a gliss et/ou dans un bloc voisin de mani re Ù pouvoir former ou ins rer une clef dans l'encoche pour viter un glissement ult rieur. En variante ou en compl ment, il peut Åtre n cessaire ou souhaitable d' largir ou de redessiner l'ouverture laiss e par un tel glissement ou une telle fissuration pour pouvoir y former ou ins rer une masse de bouchage appropri e. La d t rioration peut aussi Åtre due Ù l' rosion du mat riau de la structure r fractaire. L' rosion donne Ù la structure un profil de surface irr gulier et il est souvent souhaitable de rectifier le profil de surface avant d'effectuer une r paration de la structure. Il peut Åtre n cessaire ou souhaitable de d couper un trou dans une structure r fractaire ou de la d couper Ù d'autres fins, par exemple pour cr er des ouvertures dans la paroi d'un four depuis l'ext rieur de ce four. Le terme "d coupe" tel qu'il est utilis dans la pr sente description se rapporte Ù l'enl vement de mati re r fractaire au moyen d'un outil et comprend l'enl vement d'une portion de la mati re, la formation d'un trou ou d'une encoche dans cette mati re, l' largissement d'un trou ou d'une encoche ou la cr ation d'une ouverture Ù travers elle. Le terme inclut le forage, Ù savoir la formation d'un trou arrondi dans la mati re. Une structure r fractaire peut Åtre d coup e m caniquement, par exemple au moyen d'un disque de d coupe, d'un foret ou d'un autre outil tranchant, mais ceci pr sente certains inconv nients dans le cas des r fractaires. Pour d couper le r fractaire et lui laisser une surface convenant Ù sa r paration, l'op rateur doit habituellement s'approcher fortement de l'endroit Ù d couper, et ceci implique que ce site soit Ù une temp rature que l'op rateur peut tol rer pendant le temps n cessaire pour effectuer la d coupe. Ceci Ù son tour implique que la structure r fractaire soit refroidie vis Ù vis de sa temp rature normale de travail, ou vis Ù vis d'une temp rature situ e dans le cycle normal des temp ratures de travail; et elle doit Åtre r chauff e apr s la d coupe et la r paration. Dans le cas de diff rents types de fours industriels, pour viter d'endommager le four par contraction ou dilatation de la mati re r fractaire, on doit prolonger un tel refroidissement et un tel r chauffage pendant une p riode de plusieurs jours voire mÅme de quelques semaines, et ceci repr sente une perte consid rable de production pour ce four. Il a t propos de r parer des structures r fractaires en utilisant une technique de "soudure c ramique". Dans cette technique, la structure est mise en contact, en pr sence d'oxyg ne avec un m lange de poudres comprenant des particules d'oxyde m tallique r fractaire et des particules combustibles qui br lent de mani re exothermique en se combinant avec de l'oxyg ne pour former un oxyde r fractaire. L'oxyg ne, habituellement seul, sert de gaz porteur pour acheminer le m lange de poudres sur le lieu de la r paration. Par ce proc d , on forme une masse r fractaire Ù l'endroit Ù r parer. Un avantage particulier de la soudure c ramique est que la r paration peut Åtre effectu e tandis que la structure r fractaire est chaude. Le brevet britannique GB 1 330 894 (Glaverbel) enseigne ainsi la formation d'une masse r fractaire sur une surface par projection contre la surface, Ù temp rature lev e et en pr sente d'oxyg ne, d'un m lange de poudres comprenant des particules de mati re r fractaire et des particules combustibles qui br lent en se combinant avec de l'oxyg ne pour former un oxyde r fractaire. Les particules combustibles sont des particules dont la composition et la granulom trie sont telles qu'elles r agissent de mani re fortement exothermique avec l'oxyg ne en formant un oxyde r fractaire et en lib rant la chaleur n cessaire pour fondre, au moins superficiellement, les particules r fractaires projet es. En particulier, des revÅtements adh rents consistant en silice, en zircone et en alumine peuvent Åtre form s Ù la surface d'une structure r fractaire contenant de la zircone au moyen d'un m lange de poudres comprenant du zircon, de la zircone, et de l'alumine en tant que particules de mati re r fractaire et un m lange de silicium et d'aluminium en tant que particules combustibles. La pr sente invention se rapporte aux tapes pr paratoires qui pr c dent l'op ration de r paration du r fractaire. Dans son sens le plus large l' tape pr alable est connue sous la d nomination "pr paration", et couvre tout ce qui rend la surface du r fractaire apte Ù sa r paration, et comprend un simple nettoyage de la surface, son galisation ou son grattage aussi bien que des actions plus vigoureuses de d coupe ou de per¸age, qui sont celles dont il est question dans la pr sente invention. L'emploi dans la pr paration de la surface du r fractaire d'un proc d apparent Ù de la soudure c ramique a t envisag , pour b n ficier de la r action fortement exothermique entre les particules combustibles et l'oxyg ne et de son application Ù une structure r fractaire Ù ou proche de sa temp rature de travail. Le brevet britannique GB 2 213 919-A (Glaverbel) propose de pr parer la surface d'une structure r fractaire par mise en contact avec un m lange de poudres comprenant des particules combustibles, des particules d'oxyde r fractaire et un fondant. En particulier, la surface d'une structure r fractaire contenant de la zircone peut Åtre pr par e Ù l'aide d'un m lange de poudres comprenant du silicium et de l'aluminium en tant que particules combustibles, de la zircone et de l'alumine en tant que particules d'oxyde r fractaire et du carbonate de sodium en tant que fondant. D'autres agents fondants propos s comprennent le carbonate de calcium lorsqu'on op re sur certains r fractaires aluminosilicate et le carbonate de magn sium lorsqu'on op re sur des r fractaires autres que ceux contenant de la magn sie. Le brevet US 5 100 594 (Glaverbel et Fosbel Inc.) propose de r parer une structure r fractaire par un proc d dans lequel la quantit de chaleur d gag e par l'oxydation de particules combustibles projet es contre le corps r fractaire est suffisante tant pour pr parer la surface de ce corps r fractaire que pour y d poser une masse de soudure. Des particules r fractaires additionnelles sont pr sentes dans la poudre projet e lorsque le proc d est utilis pour former une masse de soudure sur la surface Ù r parer, par exemple, une masse form e Ù partir de zircone et d'alumine est form e sur du Corhart ZAC< TM >, de la silice est utilis e pour remplir des fissures dans des blocs de silice et de l'oxyde de magn sium est utilis pour d poser un revÅtement sur des blocs r fractaires basiques. Un des objets de la pr sente invention concerne un proc d et un m lange de poudres destin s Ù la d coupe de structures r fractaires. Selon son premier aspect, la pr sente invention se rapporte Ù un proc d de d coupe d'une structure r fractaire par projection contre une surface de ladite structure, en pr sence d'oxyg ne, d'un m lange de poudres comprenant des particules d'oxyde m tallique r fractaire et des particules combustibles qui br lent de mani re exothermique en se combinant avec de l'oxyg ne pour former un oxyde r fractaire, caract ris en ce que la poudre d'oxyde m tallique r fractaire comprend des particules d'oxyde de calcium et/ou d'oxyde de magn sium. Selon son second aspect, la pr sente invention se rapporte Ù un m lange de poudres destin Ù la d coupe d'une structure r fractaire, comprenant des particules d'oxyde m tallique r fractaire et des particules combustibles qui br lent de mani re exothermique en se combinant avec de l'oxyg ne pour former un oxyde r fractaire, caract ris en ce que la poudre d'oxyde m tallique r fractaire comprend des particules d'oxyde de calcium et/ou d'oxyde de magn sium. Les particules combustibles br lent de mani re exothermique. La chaleur d gag e par cette r action provoque la fusion de la surface de la structure r fractaire. Quoiqu'on ne souhaite pas Åtre li par de la th orie, on croit que la pr sence dans le m lange, d'oxyde de calcium et/ou d'oxyde de magn sium rend la mati re fondue fluide, ce qui permet son enl vement de la surface que l'on d coupe par coulement. Ceci semble Åtre li Ù un effet chimique: l'oxyde de calcium et/ou l'oxyde de magn sium, qui sont des bases, r agissent avec des phases acides qu'on trouve dans la mati re r fractaire que l'on traite. La pr sence d'oxydes de calcium et/ou de magn sium a l'avantage de permettre une d coupe plus rapide de la mati re r fractaire Ù haute temp rature et permet galement de d couper plus facilement des mati res r fractaires Ù des temp ratures plus basses, comme par exemple une face externe d'un four en fonctionnement, ou mÅme des mati res r fractaires Ù la temp rature ambiante. Le m lange de poudres contient de pr f rence de l'oxyde de calcium et de l'oxyde de magn sium. Le rapport pond ral de l'oxyde de calcium sur l'oxyde de magn sium est compris entre 5 : 1 et 0,4 : 1, de pr f rence entre 2,5 : 1 et 0,75 : 1. Une source particuli rement utile de m lange d'oxydes de calcium et de magn sium est la dolomie, le produit obtenu par calcination du carbonate double qu'est la dolomite, dont la formule chimique approximative est CaO.MgO avec un rapport molaire Ca:Mg d'environ 1 : 1, c'est-Ù-dire un rapport pond ral d'environ 1,39 : 1. L'utilisation de dolomie est particuli rement avantageuse dans le traitement de parois de fours Ù verre, parce que cette mati re ne pollue pas la composition du verre dans le four puisque cette composition, par exemple dans le cas de verre sodo-calcique, contient d jÙ habituellement les oxydes de calcium et de magn sium. Le gaz porteur est de pr f rence d pourvu de substances combustibles gazeuses. Les particules combustibles peuvent Åtre choisies parmi des particules d'aluminium, de magn sium, de silicium, de zirconium et de leurs m langes, en particulier un m lange d'aluminium et de silicium. La composition pr f r e, contenant de l'oxyde de calcium et de l'oxyde de silicium, peut en outre contenir des particules d'une autre mati re r fractaire choisie parmi l'alumine, la silice, la zircone et leurs m langes. Cependant le m lange de poudres consiste de pr f rence essentiellement en oxyde de calcium, en oxyde de magn sium, en aluminium et en silicium. Le m lange de poudres comprend de 70 Ù 90% en poids de particules d'oxyde m tallique r fractaire; et de 10 Ù 30% en poids de particules combustibles. De pr f rence les particules combustibles du m lange de poudre ont une dimension moyenne inf rieure Ù 50 mu m. L'expression "dimension moyenne", telle qu'elle est utilis e ici, d signe une dimension telle que 50% en poids des particules ont une dimension plus petite que cette moyenne. Une mani re pratique de mettre le m lange de poudres en contact avec la structure r fractaire Ù d couper consiste Ù projeter le m lange de poudres, avec un gaz porteur, contre une surface de la structure r fractaire Ù d couper. En g n ral il est recommand d'effectuer la projection de particules en pr sence d'une concentration lev e en oxyg ne, par exemple en utilisant de l'oxyg ne de qualit commerciale en tant que gaz porteur. En raison des temp ratures tr s lev es que la combustion des particules combustibles peut atteindre, elle peut p n trer des impuret s qui peuvent se pr senter sur la surface de la structure r fractaire que l'on traite et elle peut ramollir ou fondre la surface. La pr sence d'oxyde de calcium et/ou d'oxyde de magn sium cr e, avec la mati re de la surface ou avec la mati re qui y adh re, une phase liquide qui est facilement enlev e. Selon l'invention l'outil qui effectue la d coupe est le dispositif qui projette le m lange de poudres et l'oxyg ne Ù l'endroit Ù d couper. Ce dispositif est habituellement une lance. Une lance appropri e comprend un ou plusieurs ajutage(s) pour d charger le courant de poudres, avec en option un ou plusieurs ajutage(s) de gaz compl mentaire (s). Lorsque le proc d est effectu dans un environnement chaud, le courant gazeux peut Åtre d charg par une lance qui est refroidie par du fluide qui y circule. Un tel refroidissement peut facilement Åtre obtenu en pourvoyant la lance d'une chemise d'eau. Pour faciliter la formation d'un jet r gulier de poudres, les particules r fractaires ne comprennent de pr f rence substantiellement pas de particules dont la dimension est sup rieure Ù 4 mm, de pr f rence pas de particule sup rieure Ù 2,5 mm. La structure r fractaire Ù d couper peut Åtre une structure contenant de la zircone faisant partie d'un four de fusion de verre, quoique l'invention s'applique galement Ù toute structure r fractaire, quelle que soit son application. En particulier, l'invention est utile pour d couper ou per¸er des trous dans une mati re r fractaire Ù base de silice, d'alumine ou de mullite et des mati res argileuses. En formant des trous dans une mati re donn e au moyen du proc d selon l'invention, le d bit de poudres requis sur la surface du mat riau d pend de la temp rature et de la viscosit de la mati re fondue qui doit s' couler du trou. En g n ral le d bit requis est moindre que celui n cessaire pour effectuer une r paration par soudure c ramique et est typiquement compris entre 10 et 30 kg/h. L'invention sera maintenant d crite plus en d tail au moyen des exemples non limitatifs suivants. EXEMPLE 1 On pr pare deux m langes de poudres ayant les compositions suivantes (% en poids): <tb><TABLE> Columns=4 <tb>Head Col 1: Ingr dient <tb>Head Col 2: Dimension moyenne ( mu m) <tb>Head Col 3: Exemple 1 <tb>Head Col 4: Exemple 1A <tb><SEP>Zircone*<SEP>150<SEP>0<SEP>80% <tb><SEP>Dolomie fritt e<CEL AL=L>500<CEL AL=L>80%<SEP>0 <tb><SEP>Silicium<SEP>5<SEP>14%<SEP>14% <tb><SEP>Aluminium<SEP>6<SEP>6%<CEL AL=L>60% <tb> * La zircone est de la zircone stabilis e contenant environ 4,5% en poids d'oxyde de calcium. <tb></TABLE> Les particules combustibles de silicium et d'aluminium ont une dimension nominale maximum inf rieure Ù 45 mu m. Ces poudres peuvent Åtre utilis es pour forer des trous dans de la mati re r fractaire. Dans ces exemples, on utilise chacune des poudres pour former un trou d'une profondeur de 50 mm dans: a - une structure r fractaire contenant de la zircone constitu e de ZAC (marque commerciale) ayant une composition approximative de 10-15% de silice, 40-55% d'alumine et 30-45% de zircone, et b - une brique de silice. Le m lange de particules dispers dans un gaz porteur est projet Ù raison d'environ 15 kg/h par une lance, avec de l'oxyg ne en tant que gaz porteur. Le bloc est Ù une temp rature d'environ 1300 DEG C. On mesure le temps n cessaire (en secondes) Ù la formation du trou et on obtient les r sultats suivants: <tb><TABLE> Columns=3 <tb>Head Col 1: Structure r fractaire <tb>Head Col 2: Exemple 1 <tb>Head Col 3: Exemple 1A <tb><SEP>ZAC<SEP>50 <tb><SEP>95<SEP>Brique de silice<SEP>113 <tb><CEL CB=2 AL=L>300 <tb></TABLE> On r p te l'exp rience avec les structures r fractaires Ù la temp rature ambiante. Dans ce cas il n'est pas possible de former le trou dans les structures r fractaires avec la composition de l'exemple 1A, parce qu'il ne se forme pas de mati re Ù fluidit suffisante, tandis qu'il est possible de former le trou dans les deux structures r fractaires avec le m lange de poudres de l'exemple 1. EXEMPLE 2 On utilise le m lange de poudres de l'exemple 1 pour former un trou dans un bloc de mullite de 50 mm d' paisseur, Ù une temp rature de 1000 DEG C. Le m lange est Ù nouveau projet par une lance Ù raison de 15 kg/h avec de l'oxyg ne en tant que gaz porteur; il faut 90 secondes pour traverser le bloc.
Claims (17)
1. Proc d de d coupe d'une structure r fractaire par projection contre une surface de ladite structure, en pr sence d'oxyg ne, d'un m lange de poudres comprenant des particules d'oxyde m tallique r fractaire et des particules combustibles qui br lent de mani re exothermique en se combinant avec de l'oxyg ne pour former un oxyde r fractaire, caract ris en ce que la poudre d'oxyde m tallique r fractaire comprend des particules d'oxyde de calcium et/ou d'oxyde de magn sium.
2. Proc d selon la revendication 1, caract ris en ce que la poudre d'oxyde m tallique r fractaire comprend Ù la fois de l'oxyde de calcium et de l'oxyde de magn sium.
3. Proc d selon la revendication 2, caract ris en ce que le rapport pond ral de l'oxyde de calcium sur l'oxyde de magn sium est compris entre 5 : 1 et 0,4 : 1, de pr f rence entre 2,5 : 1 et 0,75 : 1.
4.
Proc d selon la revendication 3, caract ris en ce que le m lange de poudres contient de la dolomie.
5. Proc d selon l'une des revendications 1 Ù 4, caract ris en ce que la structure r fractaire Ù d couper se trouve Ù haute temp rature.
6. Proc d selon la revendication 5, caract ris en ce que ladite haute temp rature est sup rieure Ù 600 DEG C.
7. Proc d selon l'une des revendications 1 Ù 6, caract ris en ce que la structure r fractaire Ù d couper fait partie d'une paroi d'un four de fabrication de verre et comprend de la zircone.
8.
M lange de poudres destin Ù la d coupe d'une structure r fractaire, comprenant des particules d'oxyde m tallique r fractaire et des particules combustibles qui br lent de mani re exothermique en se combinant avec de l'oxyg ne pour former un oxyde r fractaire, caract ris en ce que la poudre d'oxyde m tallique r fractaire comprend des particules d'oxyde de calcium et/ou d'oxyde de magn sium.
9. M lange de poudres selon la revendication 8, caract ris en ce qu'il comprend Ù la fois de l'oxyde de calcium et de l'oxyde de magn sium.
10. M lange de poudres selon la revendication 9, caract ris en ce que rapport pond ral de l'oxyde de calcium sur l'oxyde de magn sium est compris entre 5 : 1 et 0,4 : 1, de pr f rence entre 2,5 : 1 et 0,75 : 1.
11. M lange de poudres selon la revendication 10, caract ris en ce qu'il comprend de la dolomie.
12.
M lange de poudres selon l'une des revendications 8 Ù 11, caract ris en ce que les particules combustibles sont choisies parmi des particules d'aluminium, de magn sium, de silicium, de zirconium et de leurs m langes.
13. M lange de poudres selon la revendication 12, caract ris en ce que les particules combustibles sont constitu es d'un m lange d'aluminium et de silicium.
14. M lange de poudres selon l'une des revendications 8 Ù 13, caract ris en ce qu'il comprend de l'oxyde de calcium et de l'oxyde de magn sium et en ce qu'il contient en outre des particules d'une autre mati re r fractaire choisie parmi l'alumine, la silice, la zircone et leurs m langes.
15. M lange de poudres selon l'une des revendications 8 Ù 13, caract ris en ce qu'il consiste essentiellement en oxyde de calcium, oxyde de magn sium, aluminium et silicium.
16.
M lange de poudres selon l'une des revendications 8 Ù 15, caract ris en ce qu'il comprend:
- de 70 Ù 90% en poids de particules d'oxyde m tallique r fractaire; et
- de 10 Ù 30% en poids de particules combustibles.
17. M lange de poudres selon l'une des revendications 8 Ù 16, caract ris en ce que les particules combustibles ont une dimension moyenne inf rieure Ù 50 mu m.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUE | Assignment |
Owner name: GLAVERBEL TRANSFER- FOSBEL INTELLECTUAL AG |
|
PL | Patent ceased |