FR2531423A1 - COMPOSITION OF REFRACTORY MORTAR - Google Patents
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Abstract
LA COMPOSITION EST CONSTITUEE ESSENTIELLEMENT D'UN MELANGE DE 75 A 95 EN POIDS DE GRAINS D'OXYDE DE CHROME-MAGNESIE COFUSIONNES; 1 A 10 EN POIDS D'UN PLASTIFIANT REFRACTAIRE PULVERULENT CHOISI ENTRE L'ARGILE FIGULINE, LA BENTONITE, LE KAOLIN ET LEURS MELANGES; DE 6 A 12 EN POIDS D'UNE SOURCE D'OXYDE DE CHROME FINEMENT DIVISE EN PARTICULES; ET 0 A 5 EN POIDS D'UNE SOURCE DE MAGNESIE FINEMENT DIVISEE EN PARTICULES.THE COMPOSITION IS ESSENTIALLY COMPOSED OF A MIXTURE OF 75 TO 95 BY WEIGHT OF COINS OF CHROMIUM MAGNESIA OXIDE; 1 TO 10 BY WEIGHT OF A PULVERULENT REFRACTORY PLASTICIZER CHOSEN BETWEEN FIGULIN CLAY, BENTONITE, KAOLIN AND THEIR MIXTURES; FROM 6 TO 12 BY WEIGHT OF A SOURCE OF FINELY DIVIDED CHROMIUM OXIDE; AND 0 TO 5 BY WEIGHT OF A FINELY DIVIDED MAGNESIS SOURCE INTO PARTICLES
Description
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La présente invention concerne, d'une manière générale, des produits réfractaires et, plus particulièrement, elle a The present invention relates, in general, to refractory products and, more particularly, it has
pour objet une composition de mortier réfractaire. for object a composition of refractory mortar.
A la connaissance de la Demanderesse, l'art antérieur S le plus pertinent est représenté par les brevets des Etats-Unis N O 2 406 909 délivré le 3 septembre 1946, au nom de R A SCHOENLAUB, n 3 285 762, délivré le 15 novembre 1966, au nom de 0 M WICKEN et N O 3 868 261 délivré le 25 février 1975,' au nom de N CASSENS Jr et ai et le certificat d'utilité français N O 2 478 621, déposé le 2 mars 1981, au nom de OSTERREICHISCHAMERIKANISCHE MAGNESIT To the knowledge of the Applicant, the most relevant prior art S is represented by United States patents NO 2 406 909 issued on September 3, 1946, in the name of RA SCHOENLAUB, n 3 285 762, issued on November 15, 1966 , in the name of 0 M WICKEN and NO 3 868 261 issued on February 25, 1975, 'in the name of N CASSENS Jr et ai and the French utility certificate NO 2 478 621, deposited on March 2, 1981, in the name of OSTERREICHISCHAMERIKANISCHE MAGNESIT
AKTIENGESELLSCHAFT AT.AKTIENGESELLSCHAFT AT.
L'utilisation de mortiers réfractaires dans la cons- The use of refractory mortars in the cons-
truction de garnissage de four et de foyer et analogue est bien connue Les briques et mortiers réfractaires utilisés dans de telles applications sont exposés, non seulement au métal fondu, mais également à des vapeurs et des scories extrêmement corrosives Les scories riches en silice, telles que, par exemple, les scories de charbon de l'ouest furnace and hearth lining truction and the like is well known The refractory bricks and mortars used in such applications are exposed not only to molten metal, but also to extremely corrosive vapors and slag Slag rich in silica, such as , for example, western coal slag
-20 américain, sont particulièrement corrosives. -20 American, are particularly corrosive.
Les briques réfractaires ayant la composition décrite dans le certificat d'utilité français N O 2 478 621 sont particulièrement utiles pour la réalisation de garnissage de foyers exposés à des scories riches en silice Ces briques The refractory bricks having the composition described in the French utility certificate N O 2 478 621 are particularly useful for the lining of hearths exposed to slag rich in silica These bricks
réfractaires sont composées de grains d'oxyde de chrome-ma- refractories are composed of chromium-ma-
gnésie cofusionnés, comprenant une certaine quantité de grains relativement fins qui sont conformés à la forme voulue, à la température ambiante, et agglomérées à 1 7500 C. Ce certificat d'utilité enseigne, par exemple, qu'un mélange de grains cofusionnés d'oxyde de chrome et de magnésie ayant la taille de particules indiquée, a été mélangé avec de la liqueur sulphitique résiduaire et de l'eau, conformé en une brique et calciné à 17500 C sous des conditions réductrices co-fused genesis, comprising a certain quantity of relatively fine grains which are shaped to the desired shape, at ambient temperature, and agglomerated at 1 7500 C. This certificate of utility teaches, for example, that a mixture of co-fused grains of chromium and magnesia oxide having the indicated particle size, was mixed with residual sulphite liquor and water, formed into a brick and calcined at 17500 C under reducing conditions
pour agglomérer les grains.to agglomerate the grains.
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2 3 Mg O Taille particules 6 12 mm 1,5 6 mm 20 inférieure à 1,5 mm inférieure à 0,12 mm Le certificat d'utilité suggère également que les mêmes mélanges de taille de particule peuvent être utilisés comme mortier pour la réunion des briques ainsi formées Ce document antérieur est intéressant en ce sens qu'il enseigne l'utilisation d'un mortier composé de grains ou particules 2 3 Mg O Particle size 6 12 mm 1.5 6 mm 20 less than 1.5 mm less than 0.12 mm The certificate of utility also suggests that the same particle size mixtures can be used as mortar for the meeting bricks thus formed This prior document is interesting in that it teaches the use of a mortar composed of grains or particles
de spinelle d'oxyde de chrome-magnésie cofusionnés Cepen- of co-fused chromium-magnesia oxide spinel Cepen-
dant, lorsqu'on les utilise comme mortier et leur fait subir when used as a mortar and subjected to it
un traitement thermique, les grains d'oxyde de chrome-ma- heat treatment, chromium-ma-
gnésie cofusionnés créent un lien entre les briques par co-fused genesis create a link between the bricks by
agglomération Tel n'est pas le cas selon l'invention - agglomeration Such is not the case according to the invention -
Un mortier réfractaire d'application générale est décrit par Wicken, ce mortier étant composé d'une quantité majeure d'oxyde de fer, de magnésite éteinte calcinée et broyée au broyeur à billes, de silicate de sodium hydraté A refractory mortar of general application is described by Wicken, this mortar being composed of a major quantity of iron oxide, extinguished magnesite calcined and ground in a ball mill, hydrated sodium silicate
hydrosoluble, habituellement d'argile figuline comme plasti- water soluble, usually figulin clay as plastic
fiant et d'une quantité efficace d'un plastifiant organique tel que de l'amidon de maïs A ce mélange de solides pulvérulents, on ajoute une quantité suffisante d'eau pour lui donner une consistance telle qu'il soit étalable à la truelle Le mortier est utilisé de la manière habituelle Le brevet Wicken est intéressant, pour apprécier la présente invention, en ce sens que l'un et l'autre utilisent de reliable and an effective amount of an organic plasticizer such as corn starch To this mixture of powdery solids, a sufficient amount of water is added to give it a consistency such that it can be spread with a trowel. mortar is used in the usual way The Wicken patent is interesting, in order to appreciate the present invention, in the sense that both of them use
l'argile figuline et des plastifiants organiques. figulin clay and organic plasticizers.
Le brevet Schoenlaub enseigne une composition de matériaux réfractaires basiques relativement plastique, utilisable comme mortier, et qui est faite de 81 % Mg O, 8 % Ca O, 4 % Si O 2, 2 % Cr 0, 2 % Ai O et 0,5 % B O L'intérêt The Schoenlaub patent teaches a composition of relatively plastic basic refractory materials, usable as mortar, and which is made of 81% Mg O, 8% Ca O, 4% Si O 2, 2% Cr 0, 2% Ai O and 0, 5% BO Interest
2 ' 2 3 0, 2 3 '2 '2 3 0, 2 3'
majeur de ce document antérieur est son enseignement général de l'utilisation d'agents plastifiants tels que l'amidon hydrosoluble, l'argile figuline, les argiles réfractaires plastiques et la bentonite qui sont des matériaux pouvant major of this prior document is its general teaching of the use of plasticizing agents such as water-soluble starch, figulin clay, plastic refractory clays and bentonite which are materials which can
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être incorporés dans la composition de mortier selon l'invention. Le brevet Cassen et al décrit une composition de mortier réfractaire composée de grains de chrome-magésie ayant une distribution de taille de particules particulière, du Cr 203 fin, de la dextrine et de la méthylcellulose Les grains de chrome-magnésie selon le brevet Cassen et al sont faits par agglomération de minerai de chrome et de magnésie et donc les grains eux-mêmes sont constitués de particules agglomérées d'oxyde de chrome et de magnésie Cela est différent de la présente invention o les grains sont faits de chrome-magnésie cofusionnés et broyés L'intérêt du brevet Cassen et al, vis-à-vis de l'invention, réside fondamentalement dans son enseignement de l'utilisation de l'oxyde de chrome comme additif aux grains oxyde de be incorporated into the mortar composition according to the invention. The Cassen et al patent describes a refractory mortar composition composed of chromium-magesia grains having a particular particle size distribution, fine Cr 203, dextrin and methylcellulose Chrome-magnesia grains according to the Cassen patent and al are made by agglomeration of chromium and magnesia ore and therefore the grains themselves are made up of agglomerated particles of chromium oxide and magnesia This is different from the present invention o the grains are made of co-fused chromium magnesia and The interest of the Cassen et al patent, vis-à-vis the invention, basically lies in its teaching of the use of chromium oxide as an additive to oxide grains.
chrome-magnésie agglomérés et dans l'utilisation de maté- chromium-magnesia agglomerates and in the use of materials
riaux organiques, tels que la dextrine et la méthylcellulo- organic rials, such as dextrin and methylcellulo-
se. La présente invention concerne un mortier réfractaire se. The present invention relates to a refractory mortar
convenant particulièrement pour réunir des briques réfrac- particularly suitable for joining refractory bricks
taires à base de spinelle oxyde de chrome-magnésie, telles que décrites dans le certificat d'utilité français n O 2 478 621, ce mortier offrant une grande résistance à la corrosion par les scories riches *en silice La composition de mortier selon l'invention est de préférence aussi proche de celle des briques que possible Les grains cofusionnés d'oxyde de chrome et de magnésie sont nécessaires pour former des joints de mortier ayant une résistance optimale à la corrosion et -pour conserver une stabilité de volume à l'usage, la taille des particules des gràins doit être fine pour permettre la réalisation de joints très minces Les grains de spinelle d'oxyde de chrome et de magnésie cofusionnés représentent de 75 à 95 % en poids du mélange de mortier sec avec une taille de particule préférée allant de 44 microns et moins à 250 microns et moins pour pouvoir réaliser les joints d'épaisseur minimale On peut utiliser des grains plus gros mais, comme indiqué plus haut, ces mortiers à gros grains sont en général moins utiles Bien qu'il n'y ait pas de normes rigides à respecter dans le silices based on chromium-magnesia oxide spinel, as described in the French utility certificate no. 2 478 621, this mortar offering great resistance to corrosion by slags rich in silica * The mortar composition according to invention is preferably as close to that of bricks as possible The co-fused grains of chromium oxide and magnesia are necessary to form mortar joints having optimal resistance to corrosion and -to maintain volume stability in use , the particle size of the grains should be fine to allow the realization of very thin joints The spinel grains of chromium oxide and co-fused magnesia represent from 75 to 95% by weight of the dry mortar mixture with a preferred particle size ranging from 44 microns and less to 250 microns and less to be able to make the joints of minimum thickness Larger grains can be used but, as indicated above, these coarse-grained mortars ns are generally less useful Although there are no rigid standards to be observed in the
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rapport oxyde de chrome/magnésie dans les grains cofusion- chromium oxide / magnesia ratio in co-melting grains-
nés, la composition idéale se situe plutôt du côté riche en oxyde de chrome de la composition de spinelle oxyde de chrome-magnésie qui renfermera environ 79 % en poids d'oxyde de chrome et environ 21 % en poids de magnésie. Le grain est lié avec une combinaison de 1 à 10 % en poids d'un plastifiant réfractaire pulvérulent et 6 à 12 % en poids d'une source d'oxyde de chrome en fines particules, seul ou en combinaison avec jusqu'à 5 % en poids d'une source de magnésie en particules fines Les poudres d'oxyde de chrome et d'oxyde de chrome/magnésie, sont réellement les ingrédients de liaison principaux mais les plastifiants réfractaires contribuent vraiment à la liaison céramique des grains oxyde de chromemagnésie En outre, le plastifiant réfractaire agit naturellement comme plastifiant ainsi que le sait bien l'homme de métier Les agents plastifiants réfractaires que l'on préfère sont l'argile figuline, la bentonite> le kaolin et, en particulier, un mélange de 2 à 6 % en poids d'argile figuline et de 1 à 3 % en poids de bentonite Lorsqu'une telle combinaison de liaison est mélangée -avec les grains fusionnés chromemagnésie et calcinés, ce qui est en général effectué lorsque le foyer nouvellement garni est allumé pour la première fois, les particules fines d'oxyde de chrome et de magnésie réagissent pour former, in situ, une matrice microcristalline de spinelle essentiellement formée d'oxyde de chrome et de magnésie, ou une matrice microcristalline d'oxyde de chrome lorsque l'on n'a utilisé que de l'oxyde de chrome comme liant principal des-grains La poudre d'oxyde de chrome doit avoir une taille de particules moyenne d'environ 1 micron ou moins et la magnésie est plus efficace lorsque sa taille moyenne de particule est de 30 microns ou moins Bien que les sources d'oxyde de chrome et de magnésie ne soient pas critiques, elles doivent être riches en ces matériaux; par exemple, la périclase est une bonne source de magnésie et le born, the ideal composition is rather on the side rich in chromium oxide of the composition of spinel chromium oxide-magnesia which will contain approximately 79% by weight of chromium oxide and approximately 21% by weight of magnesia. The grain is bonded with a combination of 1 to 10% by weight of a powdery refractory plasticizer and 6 to 12% by weight of a source of chromium oxide in fine particles, alone or in combination with up to 5% by weight of a source of magnesia in fine particles The powders of chromium oxide and of chromium oxide / magnesia, are really the main binding ingredients but the refractory plasticizers really contribute to the ceramic bond of the chromium magnesia oxide grains. in addition, the refractory plasticizer acts naturally as a plasticizer as is well known to those skilled in the art. The refractory plasticizing agents which are preferred are figulin clay, bentonite> kaolin and, in particular, a mixture of 2 to 6. % by weight of figulin clay and 1 to 3% by weight of bentonite When such a bonding combination is mixed -with the fused chromemagnesia and calcined grains, which is generally carried out when the newly furnished hearth is all umé for the first time, the fine particles of chromium oxide and magnesia react to form, in situ, a microcrystalline matrix of spinel essentially formed of chromium oxide and magnesia, or a microcrystalline matrix of chromium oxide when only chromium oxide has been used as the main grain binder Chromium oxide powder should have an average particle size of about 1 micron or less and magnesia is more effective when its size particle average is 30 microns or less Although sources of chromium oxide and magnesia are not critical, they must be rich in these materials; for example, periclase is a good source of magnesia and the
chrome vert, une source convenable d'oxyde de chrome. green chromium, a suitable source of chromium oxide.
Le mélange réfractaire précédent est rendu plastique et étalable à la truelle ou applicable sous la forme d'un The preceding refractory mixture is made plastic and spreadable with a trowel or applicable in the form of a
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revêtement par mélange avec une quantité appropriée d'eau et d'un agent plastifiant organique Normalement, l'agent plastifiant organique est employé à raison d'environ 2 % en coating by mixing with an appropriate amount of water and an organic plasticizing agent Normally, the organic plasticizing agent is used in an amount of approximately 2%
poids des poids combinés de toutes les poudres réfractai- weight of the combined weights of all refractory powders
res; cependant, la présence du matériau organique n'est pas absolument nécessaire La quantité d'eau ajoutée est celle qui donne au mélange la consistance voulue Si le mortier doit être étalé à la truelle, le mélange doit être relativement épais et, donc, on ajoutera environ 40 à 45 % en poids d'eau par rapport au poids total de tous les matériaux réfractaires D'un autre côté, si le mortier doit être appliqué sur les briques par trempage ou pulvérisation, on ajoutera une plus grande quantité d'eau telle que, par res; however, the presence of organic material is not absolutely necessary The amount of water added is that which gives the mixture the desired consistency If the mortar must be spread with a trowel, the mixture must be relatively thick and, therefore, we will add about 40 to 45% by weight of water relative to the total weight of all refractory materials On the other hand, if the mortar is to be applied to the bricks by soaking or spraying, a greater amount of water will be added such by
exemple, 50 % du poids total du mélange réfractaire. example, 50% of the total weight of the refractory mixture.
Il existe un grand nombre de matériaux organiques qui peuvent agir comme plastifiants organiques, par exemple, les gommes naturelles, les alginates, les cires, les alcools, la cellulose, la lignine et les graisses; l'agent plastifiant" organique que l'on préfère est la méthylcellulose utilisée à raison d'environ 2 % en poids par rapport au poids total des There are a large number of organic materials which can act as organic plasticizers, for example, natural gums, alginates, waxes, alcohols, cellulose, lignin and fats; the preferred organic plasticizer is methylcellulose used in an amount of about 2% by weight relative to the total weight of the
matériaux inorganiques.inorganic materials.
Un mélange de mortier préféré a été préparé en mélangeant les matériaux réfractaires suivants dans les pourcentages pondéraux indiqués A preferred mortar mixture was prepared by mixing the following refractory materials in the weight percentages shown
MATERIAUX POURCENTAGE PONDERALMATERIALS PERCENTAGE PONDERAL
grain d'oxyde de chrome et de magnésie cofusionnés ( 74 microns et moins) 85 argile figuline pulvérulente 3 bentonite pulvérulente 2 oxyde de chrome ( 1 micron et moins) 8 periclase ( 30 microns et moins) 2 Au mélange de poudres on ajoute 0,1 % d'une solution à 400 centipoises de méthyl-cellulose et environ 50 % d'eau, ces pourcentages pondéraux étant basés sur le poids total des poudres réfractaires Le mélange de mortier résultant grain of co-fused chromium and magnesia oxide (74 microns and less) 85 clay powdery figulin 3 powdery bentonite 2 chromium oxide (1 micron and less) 8 periclase (30 microns and less) 2 To the powder mixture is added 0, 1% of a 400 centipoise solution of methyl cellulose and approximately 50% of water, these weight percentages being based on the total weight of the refractory powders The resulting mortar mixture
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est d'une consistance convenant au trempage et, après calcination, le mortier ne montre pratiquement aucun retrait du fait que le retrait qui serait causé par la perte d'eau et de méthyl-cellulose est essentiellement compensé par l'augmentation de volume produit par la réaction entre l'oxyde de chrome et la périclase formant la spinelle oxyde de chrome-magnésie Les briques réfractaires telles que celles décrites dans le certificat d'utilité français 2 478 621 sont trempées dans le mortier et assemblées pour garnir un four La chaleur du four provoque le durcissement in situ du mortier On a préparé un mélange de mortier étalable à la truelle en mélangeant les matériaux suivants dans les quantités indiquées ci-dessous: is of a consistency suitable for soaking and, after calcination, the mortar shows practically no shrinkage since the shrinkage which would be caused by the loss of water and methyl cellulose is essentially compensated by the increase in volume produced by the reaction between chromium oxide and periclase forming the spinel chromium-magnesia oxide Refractory bricks such as those described in the French utility certificate 2 478 621 are soaked in mortar and assembled to fill an oven The heat of furnace causes the mortar to harden in situ. A mortar mixture can be prepared with a trowel by mixing the following materials in the quantities indicated below:
MATERIAUX PARTIES EN POIDSMATERIALS BY WEIGHT
grain d'oxyde de chrome et de magnésie cofusionnés ( 216 microns et moins) 425 argile figuline pulvérulente 15 bentonite pulvérulente 10 oxyde de chrome ( 1 micron et moins) 40 magnésie calcinée ( 44 microns et moins) 10 méthyl-cellulose 0,5 eau 225 Le mélange de mortier résultant a une consistance onctueuse et lisse et il s'étale facilement à la truelle sur des briques réfractaires Les briques ont été pressées ensemble sur place pour produire un joint aussi mince que possible Apres calcination, la liaison entre le mortier grain of co-fused chromium and magnesia oxide (216 microns and less) 425 powdery figulin clay 15 powdery bentonite 10 chromium oxide (1 micron and less) 40 calcined magnesia (44 microns and less) 10 methyl cellulose 0.5 water 225 The resulting mortar mixture has a smooth and smooth consistency and it is easily spread with a trowel on refractory bricks The bricks have been pressed together on site to produce a joint as thin as possible After calcination, the bond between the mortar
durci et les briques est excellente. hardened and the bricks is excellent.
Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux formes d'exécution décrites qui ne l'ont été It is understood that the present invention is not limited to the embodiments described which have not been described.
qu'à titre d'exemples.as examples.
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