EP1139049B1 - Garnissage réfractaire pour des fours contenant du métal en fusion - Google Patents

Garnissage réfractaire pour des fours contenant du métal en fusion Download PDF

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EP1139049B1
EP1139049B1 EP01470006A EP01470006A EP1139049B1 EP 1139049 B1 EP1139049 B1 EP 1139049B1 EP 01470006 A EP01470006 A EP 01470006A EP 01470006 A EP01470006 A EP 01470006A EP 1139049 B1 EP1139049 B1 EP 1139049B1
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insulating
lining
layer
molten metal
metallic
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Paul Lutte
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Sarl MEO
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Sarl MEO
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16—Making or repairing linings increasing the durability of linings or breaking away linings

Definitions

  • the present invention relates to a refractory lining for ovens containing liquid metal.
  • layers (1) to (5) are given by way of nonlimiting example in the following table: Ref. layer ( ⁇ ) Quality ⁇ [ W / mK ] Thickness [ m ] T ⁇ [° C] with healthy layer (5). T ⁇ [° C] with cracked layer (5). 1 lsolante 0021 0015 63.22 73.63 2 Very insulating 0.08 0050 314.57 393.37 3 Army and not wettable 1.06 0080 534 673.14 4 Very insulating 0035 0015 581.05 706.93 5 Dense and not wettable 1.94 0100 711.86 706.93 Total thickness 0.260 [ m ]
  • the last two columns show the layer temperatures respectively in the case where the dense layer is healthy and in the case where it is cracked.
  • the reinforced layer (3) plays its role and can last longer without loss huge insulation and energy
  • a packing of the type of the invention makes it possible to build for a lesser or equal total thickness of highly insulating oven walls, while providing high operational safety, longer service life, energy savings important.
  • the energy saving can be further increased by combining the action of the packing according to the invention with the use of immersion heaters immersed in the liquid metal.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Description

La présente invention concerne un garnissage réfractaire pour des fours contenant du métal liquide.
Le garnissage actuel de ce type de four, plaqué sur la face interne de la tôle extérieure du four et au contact du métal en fusion est composé successivement de :
  • une ou plusieurs couches isolantes en matériaux réfractaires du côté de la tôle.
  • facultativement de couches de sécurité semi-isolantes ou isolantes assurant la non mouillabilité par le métal en fusion des couches isolantes précédentes
  • couches denses non-mouillables par le métal en fusion.
Un tel garnissage présente cependant certains inconvénients ou défauts à savoir .
  • résistance et longévité insuffisantes dues à des fissurations des couches denses
  • Performances limitées du four.
  • Pertes de chaleur.
  • L'invention pallie les inconvénients par un garnissage réfractaire pour des fours contenant du métal en fusion, le dit garnissage ayant une face plaquée à l'intérieur de la paroi en tôle du four et une face en contact avec le métal en fusion, garnissage du type comportant, côté tôle, un premier ensemble de couches isolantes (1) et très isolantes (2) et côté métal, un deuxième ensemble de une ou plusieurs couches denses (5) non mouillables par le métal en fusion, caractérisé en ce que, entre les deux ensembles, il comporte au moins une couche réfractaire (3) isolante ou semi isolante armée par un moyen de renfort.
  • Le garnissage selon l'invention peut en outre comporter entre la couche armée et l'ensemble de couches denses, une couche très isolante.
  • L'invention concerne également un four isolé par un tel garnissage et éventuellement combiné avec l'action de thermo plongeurs.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence aux figures annexées suivantes :
  • Figure 1 croquis montrant en coupe transversale un garnissage de l'art antérieur.
  • Figure 2 : croquis montrant en coupe transversale un garnissage selon l'invention.
Afin de mieux comprendre l'efficacité d'un garnissage selon l'invention, ses performances sont comparées à celles d'un garnissage de l'art antérieur.
On se rapporte d'abord à la figure 1.
Le garnissage de l'art antérieur cité en exemple comporte
  • Deux ou plusieurs couches isolantes (a) (b) successives dont la couche (a) est plaquée contre la tôle (t) extérieure du four
  • Une couche isolante (c) de sécurité.
  • Deux couches (d) (e) successives dont la dernière couche (e) au contact du métal liquide, est saine (non fissurée) .
Leurs caractéristiques sont indiquées à titre d'exemple dans le tableau suivant.
Réf. Couche Qualité λ [W/m.K] Épaisseur[m] T [°C]
a Isolante 0.08 0.030 63.82
b Très isolante 0.1 0.050 197.84
c Isolante 0.1 0.050 376.83
d Isolante 0.1 0.070 555.22
e Dense non mouillable par le métal et saine. 1.94 0.100 711.58
Épaisseur totale                                    0.300 [m]
On se rapporte à présent à la figure 2 correspondant à un exemple non limitatif de l'invention et qui comporte successivement
  • deux ou plusieurs couches isolantes (1) et très isolante (2) dont la couche (1) du côté de la tôle (6) extérieure du four (analogues aux couches (a) et (b) précédentes).
  • une couche armée (3) isolante ou semi-isolante dont le matériau isolant est renforcé par tout moyen de renfort par exemple choisi dans l'ensemble [treillis (métallique ou non métallique), fibres de renfort (métalliques ou non métalliques)]. Cette couche armée (3) supprime la couche isolante (c) du cas précédent. En effet, de façon surprenante, en plus de son rôle de renfort mécanique elle augmente l'isolation thermique et assure une fonction de sécurité garantissant la non mouillabilité du réfractaire par le métal en fusion. Son coefficient λ de conductibilité thermique pourra être choisi dans l'intervalle [0.35 2.5] avec une valeur préférentielle voisine de 1 par exemple comprise entre 1 et 1.1 W/m.K.
  • une couche très isolante (4) optionnelle remplaçant la couche isolante (d) du cas précédent.
  • une couche dense (5) non mouillable par le métal correspondant à la couche (e) du cas précédent.
Les caractéristiques des couches (1) à (5) sont reprises à titre d'exemple non limitatif dans le tableau suivant :
Réf. couche (η) Qualité λ [W/m.K] Épaisseur [m] T η [°C] avec couche (5) saine. T η [°C] avec couche (5) fissurée.
1 lsolante 0.021 0.015 63.22 73.63
2 Très isolante 0.08 0.050 314.57 393.37
3 Armée et non mouillable 1.06 0.080 534 673.14
4 Très isolante 0.035 0.015 581.05 706.93
5 Dense et non mouillable 1.94 0.100 711.86 706.93
Épaisseur Totale                        0.260 [m]
Les températures sont des températures moyennes vérifiées expérimentalement
Les deux dernières colonnes indiquent les températures des couches respectivement dans le cas où la couche dense est saine et dans le cas où elle est fissurée.
Dans le cas où cette couche dense (5) est fissurée, une température d'environ 70° à 75° de la couche 1 et de la tôle extérieure est acceptable et le four peut continuer à fonctionner sans nécessiter d'intervention.
La couche armée (3) joue son rôle et peut tenir plus durablement sans perte énorme d'isolation et d'énergie
Un garnissage du type de l'invention permet de construire pour une épaisseur totale moindre ou égale des parois de fours très isolantes, tout en offrant une grande sécurité de fonctionnement, une durée de vie accrue, un gain d'énergie important.
L'économie d'énergie peut être encore augmentée en combinant l'action du garnissage selon l'invention avec l'emploi de thermoplongeurs immergés dans le métal liquide.
Dans toute la description et les revendications, les qualificatifs «semi isolante » et « très isolantes » peuvent être attribués à des couches dont le coefficient de conductibilité thermique (λ) est :
  • environ [1 2.5] W/m.K pour une couche semi isolante.
  • environ [0.35 ] W/m.K pour une couche isolante.
  • environ ≤ 0.35 W/m.K pour une couche très isolante.

Claims (8)

  1. Garnissage réfractaire pour des fours contenant du métal en fusion, le dit garnissage ayant une face plaquée à l'intérieur de la paroi en tôle du four et une face en contact avec le métal en fusion, garnissage du type comportant, côté tôle, un premier ensemble de couches isolantes (1) et très isolantes (2) et côté métal, un deuxième ensemble de une ou plusieurs couches denses (5) non mouillables par le métal en fusion, caractérisé en ce que, entre les deux ensembles, il comporte au moins une couche réfractaire (3) isolante ou semi isolante armée par un moyen de renfort.
  2. Garnissage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de renfort est choisi dans l'ensemble treillis métallique ou non métallique, fibres de renfort métalliques ou non métalliques.
  3. Garnissage selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre la couche armée (3) et l'ensemble de couches denses, une couche très isolante (4).
  4. Garnissage selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le coefficient λ de la couche armée (3) est compris dans l'intervalle 0.35 W/m.K à 2,5 W/m.K.
  5. Garnissage selon la revendication 4 caractérisé en ce que le coefficient λ est de préférence compris entre 1 et 1.1 W/m.K
  6. Garnissage selon l'une des revendications 4 à 5 caractérisé en ce que le coefficient λ de la couche très isolante (4) est ≤ 0.35 W/m.K.
  7. Four industriel pour la fusion du métal caractérisé en ce que sa paroi est isolée intérieurement par un revêtement selon l'une des revendications 1 à 6.
  8. Four selon la revendication 7 caractérisé en ce que le garnissage est combiné avec l'action de thermoplongeurs.
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