FR2657604A1 - FORMED ELEMENT IN REFRACTORY CERAMIC AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURE. - Google Patents
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Abstract
L'imprégnation est réalisée dans un matériau de matrice céramique réfractaire à fines particules et un composant à teneur en carbone et/ou céramique, servant de squelette entre les particules céramiques réfractaires.The impregnation is made of a fine particle refractory ceramic matrix material and a carbon and / or ceramic component, serving as a backbone between the refractory ceramic particles.
Description
i Elément façonné en céramique réfractaire et procédéi Shaped refractory ceramic element and method
pour sa fabrication.for its manufacture.
La présente invention concerne un élément façonné en céramique réfractaire présentant une imprégnation remplissant, au moins partiellement, le volume des pores ouverts. L'imprégnation au moyen de produits pétroliers, tels The present invention relates to a shaped refractory ceramic element having an impregnation filling, at least partially, the volume of the open pores. Impregnation with petroleum products, such as
que le goudron ou la poix, est connue depuis longtemps. that tar or pitch has been known for a long time.
Elle sert avant tout à accroître la résistance à l'in- Above all, it serves to increase resistance to
filtration ou la résistance à l'égard des scories agres- filtration or resistance to aggressive slag
sives des produits céramiques réfractaires correspondants. sives of the corresponding refractory ceramic products.
Pour imprégner, le produit d'imprégnation est amené à une viscosité déterminée, au-delà de son point de fusion, à To impregnate, the impregnation product is brought to a determined viscosity, beyond its melting point, at
l'aide d'un dispositif de chauffage, afin de remplir en- using a heating device, in order to fill
suite les pores avec de la poix ou du goudron, par un follow the pores with pitch or tar, by a
procédé sous vide/sous pression.vacuum / pressure process.
Les inconvénients résident d'une part dans les tem- The drawbacks lie on the one hand in the time
pératures d'imprégnation qui sont nécessaires ainsi que dans le recuit ultérieur des éléments façonnés imprégnés impregnation peratures which are necessary as well as in the subsequent annealing of the impregnated shaped elements
à plus de 300 'C afin d'éliminer les composants volatils. above 300 ° C to remove volatile components.
En outre, les composants volatils sont très polluants In addition, the volatile components are very polluting
pour l'environnement.for the environment.
Par le brevet DE-37 04 020, on connaît un procédé d'imprégnation de tubes de cheminée en céramique dans lequel est utilisé un produit d'imprégnation à base de silicone, additionné de méthylcellulose, le produit d'imprégnation étant introduit dans les pores ouverts du tube de cheminée, par un procédé d'immersion et ce, de manière uniquement sélective, à partir de l'extérieur Patent DE-37 04 020 discloses a process for impregnating ceramic chimney tubes in which a silicone-based impregnation product containing methylcellulose is used, the impregnation product being introduced into the pores open the chimney tube, by an immersion process and only selectively, from the outside
jusqu'à une profondeur de pénétration de quelques mil- up to a penetration depth of a few million
limètres. Sans compter le fait qu'une imprégnation à base de silicone n'offre pas une résistance suffisante aux limiters. Besides the fact that a silicone impregnation does not offer sufficient resistance to
hautes températures pour les éléments céramiques réfrac- high temperatures for refractory ceramic elements
taires tels que ceux utilisés, par exemple, dans la métallurgie secondaire, le remplissage sélectif des pores est éliminé à plus ou moins long terme par lixiviation et les éléments sont ensuite à nouveau directement soumis silences such as those used, for example, in secondary metallurgy, the selective filling of the pores is eliminated in the more or less long term by leaching and the elements are then again directly subjected
par exemple à une attaque du laitier. for example to a slag attack.
L'invention se propose donc d'indiquer une possi- bilité d'imprégnation d'éléments façonnés céramiques réfractaires à pores ouverts qui soit non seulement plus simple que les imprégnations connues à base de goudron et/ou de poix, mais qui, en même temps, pollue moins The invention therefore proposes to indicate a possibility of impregnation of shaped refractory ceramic elements with open pores which is not only simpler than known impregnations based on tar and / or pitch, but which, at the same time time, pollutes less
l'environnement.the environment.
L'invention repose sur la découverte que la tech- The invention is based on the discovery that the technology
nologie appliquée jusqu'à présent dans l'état de la technique (fluidification d'un produit d'imprégnation nology applied until now in the state of the art (fluidification of an impregnation product
pour introduction dans les pores ouverts puis solidifi- for introduction into open pores and then solidifying
cation du produit d'imprégnation dans les pores) peut s'obtenir non seulement en jouant sur la température, cation of the impregnation product in the pores) can be obtained not only by varying the temperature,
mais par un tout autre moyen, notamment mécanique/physique. but by quite another means, notably mechanical / physical.
Une barbotine présentant des caractéristiques thi- A slip with thi-
xotropes peut, notamment -"à l'état froid" de même que, par exemple, de la poix chauffée, passer dans un état plus ou moins visqueux Suivant le choix des composants xotropes may, in particular - "in the cold state" as well as, for example, heated pitch, pass into a more or less viscous state Depending on the choice of components
de la barbotine, sa viscosité peut être abaissée de ma- slurry, its viscosity can be lowered ma-
nière qu'elle remplisse plus ou moins complètement le vo- that it more or less completely fills the vo-
lume des pores ouverts et -après coupure d'une unité lume open pores and - after cutting a unit
d'excitation mécanique/physique correspondante se soli- of corresponding mechanical / physical excitation is soli-
difier à nouveau par suite de ses caractéristiques thixo- to modify again as a result of its thixo- characteristics
tropes et boucher ensuite fiablement le volume des pores. tropes and then reliably plug the pore volume.
Le choix de la barbotine thixotrope se fonde sur les critères suivants: la granulométrie de la fraction solide de la barbotine doit être adaptée à la grosseur des pores à remplir, c'est-à-dire qu'elle doit être assez petite Dans The choice of thixotropic slip is based on the following criteria: the particle size of the solid fraction of the slip must be adapted to the size of the pores to be filled, that is to say that it must be fairly small.
le domaine préféré, la granulométrie moyenne des parti- the preferred domain, the average particle size of the
cules du composant solide de la barbotine doit être égale au maximum à 1/5,de préférence au maximum à 1/10 du diamètre moyen des pores ouverts de l'élément façonné Plus la barbotine est fine, plus elle peut remplir complètement of the solid component of the slip must be at most 1/5, preferably at most 1/10 of the average diameter of the open pores of the shaped element The finer the slip, the more it can completely fill
les pores même petits Dans une forme de réalisation pré- even small pores In a pre-
férée, il est donc proposé de conduire la granulométrie des particules de la barbotine de manière qu'elle soit inférieure à 1/10 du diamètre moyen des pores Avec un diamètre moyen des pores de 30 pm par exemple, la fraction solide peut se situer dans une granulométrie inférieure à 3 pm. ferée, it is therefore proposed to conduct the particle size distribution of the slip so that it is less than 1/10 of the average pore diameter With an average pore diameter of 30 μm for example, the solid fraction can be located in particle size less than 3 µm.
Le composant solide est, de préférence, un compo- The solid component is preferably a compound
sant céramique qui présente lui-même une grande résis- ceramic health which itself has great resistance
tance au feu Dans le cas d'une imprégnation d'un pro- fire resistance In the case of impregnation of a pro-
duit basique, il s'agira d'un matériau de remplissage basique, dans le cas d'un remplissage d'un produit acide, d'un composant acide de la barbotine Comme exemples, on peut citer du corindon micronisé ou de la magnésite à fines particules, il est possible, naturellement aussi, basic product, it will be a basic filling material, in the case of filling an acid product, an acid component of the slip As examples, mention may be made of micronized corundum or magnesite to fine particles it is possible, naturally also,
d'utiliser des matières amphotères. to use amphoteric materials.
Pour préparer la barbotine, celle-ci contient, outre le composant solide, un composant formant un squelette et/ou un composant liquide qui, dans une forme de réalisation préférée, est une résine, par exemple une résine phénolique La résine introduit en même temps un composant carboné dans la barbotine qui subit un craquage lors d'un traitement thermique ultérieur de l'élément façonné à imprégner, par exemple entre 150 et 200 'C et qui forme ensuite un squelette carboné pour les particules To prepare the slip, it contains, in addition to the solid component, a skeleton-forming component and / or a liquid component which, in a preferred embodiment, is a resin, for example a phenolic resin The resin introduced at the same time a carbon component in the slip which undergoes cracking during a subsequent heat treatment of the shaped element to be impregnated, for example between 150 and 200 ° C. and which then forms a carbon skeleton for the particles
céramiques réfractaires, lequel accroît encore la stabi- refractory ceramics, which further increases the stability
lité du produit d'imprégnation.lity of the impregnation product.
L'invention est définie ci-après selon les carac- The invention is defined below according to the characteristics
téristiques générales suivantes: L'imprégnation est réalisée dans un matériau de matrice céramique réfractaire à fines particules et un composant à teneur en carbone et/ou céramique, servant de following general characteristics: The impregnation is carried out in a refractory ceramic matrix material with fine particles and a component with carbon and / or ceramic content, serving as
squelette entre les particules céramiques réfractaires. skeleton between refractory ceramic particles.
la granulométrie moyenne des particules de la fraction solide de l'imprégnation est, au plus, égale à un cinquième du diamètre moyen des pores ouverts de the average particle size of the particles of the solid fraction of the impregnation is, at most, equal to one fifth of the average diameter of the open pores of
l'élément façonné.the shaped element.
La granulométrie moyenne des particules de la fraction solide de l'imprégnation est, au plus, égale à The average particle size of the particles of the solid fraction of the impregnation is, at most, equal to
un dixième du diamètre moyen des pores ouverts de l'élé- one tenth of the average diameter of the open pores of the element
ment façonné.mentally shaped.
La granulométrie maximale des particules de la The maximum particle size of the particles of the
fraction solide de l'imprégnation est égale à 3 >im. solid fraction of the impregnation is equal to 3> im.
Le composant à teneur en carbone est une résine, par The carbon content component is a resin, for
exemple,une résine phénolique, notamment de type Novolaque. example, a phenolic resin, in particular of the Novolak type.
Le composant réfractaire est basique en tant que constituant d'imprégnation pour un élément façonné basique et est acide en tant que constituant d'imprégnation pour The refractory component is basic as an impregnating constituent for a basic shaped element and is acidic as an impregnating constituent for
un élément façonné acide.an acidic shaped element.
Procédé d'imprégnation d'un élément façonné en céramique réfractaire à pore ouverts présentant les caractéristiques suivantes: Method for impregnating a shaped element in open pore refractory ceramic having the following characteristics:
une barbotine présentant des caractéristi- a slip exhibiting characteristics
ques thixotropes, à base d'un matériau céramique réfrac- ques thixotropes, based on a refractory ceramic material
taire à fines particules est fluidifiée au moyen d'une unité mécanique et/ou physique d'excitation et introduite silencing with fine particles is fluidized by means of a mechanical and / or physical excitation unit and introduced
dans le volume de pores ouverts de l'élément moulé, éven- in the volume of open pores of the molded element,
tuellement par utilisation d'une pression et/ou d'un vide, Après obtention d'un degré de remplissage donné, l'unité d'excitation est coupée en même temps que le produit d'imprégnation se solidifie dans les pores, le corps façonné ainsi rempli est recuit et using a pressure and / or a vacuum, after obtaining a given degree of filling, the excitation unit is cut at the same time as the impregnation product solidifies in the pores, the body shaped thus filled is annealed and
le liquide de l'imprégnation est presque totalement éli- the impregnation liquid is almost completely removed
miné.mine.
La proportion de matière solide du produit d'impré- The proportion of solid material in the impregnated product
gnation doit être au minimum de 40 % en poids Plus elle est importante, plus le degré de remplissage des pores gnation must be at least 40% by weight The greater it is, the more the degree of filling of the pores
est grand.is tall.
De préférence, la barbotine contient un additif qui renforce les caractéristiques thixotropes Parmi ces produits-se trouve, par exemple, la méthylcellulose, mais Preferably, the slip contains an additive which strengthens the thixotropic characteristics. Among these products is, for example, methylcellulose, but
aussi d'autres agents mouillants, tels que l'alkyl-aryl- also other wetting agents, such as alkyl-aryl-
polyoxyéthanol. La proposition suivant l'invention offre un grand nombre d'avantages, à savoir: l'imprégnation peut s'effectuer "à l'état froid", c'est-à-dire par exemple, à température ambiante Ceci permet de réaliser des économies d'énergie, contrairement, polyoxyethanol. The proposal according to the invention offers a large number of advantages, namely: the impregnation can be carried out "in the cold state", that is to say for example, at ambient temperature This makes it possible to carry out energy savings, unlike,
par exemple, à la fusion du goudron et de la poix. for example, the fusion of tar and pitch.
le produit d'imprégnation peut contenir des compo- the impregnation product may contain compounds
sants céramiques hautement réfractaires qui possèdent de meilleures caractéristiques que le goudron ou la poix aux highly refractory ceramic health which has better characteristics than tar or pitch
hautes températures et une plus grande résistance à l'in- high temperatures and greater resistance to
filtration.filtration.
il n'est absolument pas indispensable ici de pro- it is absolutely not essential here to pro-
céder à un recuit, pour faire évaporer les constituants volatils, après l'imprégnation, comme c'est le cas dans l'état de la technique Dans tous les cas, les produits sont séchés à des températures maximales de 200 'C, afin de chasser les constituants volatils ou de favoriser une carbonisation des composants carbonés, dans le but de former un squelette carboné de stabilisation Mais cette opération pourrait aussi s'effectuer lors de l'utilisation yield to annealing, in order to evaporate the volatile constituents, after impregnation, as is the case in the prior art In all cases, the products are dried at maximum temperatures of 200 ° C., in order to expel volatile constituents or favor carbonization of carbon components, in order to form a carbon stabilization skeleton But this operation could also be carried out during use
ultérieure "sur le site"."on site".
le procédé d'imprégnation proposé n'entraîne the proposed impregnation process does not entail
aucune émission polluante pour l'atmosphère. no emission polluting for the atmosphere.
Les dispositifs d'excitation mécanique/physique, prévus pour la liquéfaction de la barbotine thixotrope, peuvent être, par exemple, des vibreurs mécaniques ou des dispositifs à ultrasons Les produits à imprégner peuvent être placés, par exemple, dans une cuve remplie de barbotine L'ensemble du dispositif est ensuite mis en mouvement (vibré) ou la barbotine est sollicitée physiquement par un dispositif à ultrasons, de sorte que dans tous les cas le squelette thixotrope de la barbotine se défait et peut pénétrer dans le volume des pores ouverts L'opération d'imprégnation peut être favorisée, en outre, par l'emploi d'un dispositif sous pression/sous The mechanical / physical excitation devices, provided for the liquefaction of the thixotropic slip, can be, for example, mechanical vibrators or ultrasonic devices. The products to be impregnated can be placed, for example, in a tank filled with slip L the entire device is then set in motion (vibrated) or the slip is physically stressed by an ultrasonic device, so that in all cases the thixotropic skeleton of the slip breaks down and can penetrate into the volume of the open pores L ' impregnation operation can be further promoted by the use of a pressure / under pressure device.
vide, tel qu'il est connu dans l'état de la technique. vacuum, as it is known in the state of the art.
L'invention est également définie par les caracté- The invention is also defined by the characteristics
ristiques suivantes: On utilise une barbotine qui contient, outre le composant céramique réfractaire, un composant carboné tel following characteristics: A slip is used which contains, in addition to the refractory ceramic component, a carbon component such
qu'une résine.than a resin.
Le recuit s'effectue à des températures pour les- Annealing takes place at temperatures for the
quelles la résine subit un craquage avec formation d'un which the resin undergoes cracking with formation of a
squelette carboné pour le composant réfractaire. carbon skeleton for the refractory component.
On utilise une barbotine dont la teneur en matière We use a slip whose material content
solide est au moins égale à 40 % en poids. solid is at least equal to 40% by weight.
On utilise une barbotine dont la proportion de matière solide présente une granulométrie maximale égale A slip is used whose proportion of solid material has an equal maximum particle size
à 1/5 du diamètre moyen des pores de l'élément façonné. to 1/5 of the average pore diameter of the shaped element.
On utilise une barbotine dont la proportion de matière solide présente une granulométrie maximale de 1/10 A slip is used whose proportion of solid material has a maximum particle size of 1/10
du diamètre moyen des pores de l'élément façonné. the average pore diameter of the shaped element.
On utilise une barbotine qui contient un agent thixotrope. A slip is used which contains a thixotropic agent.
On utilise comme agent thixotrope une méthylcel- As methyl thixotropic agent,
lulose. L'invention peut s'appliquer à tous les types de produits réfractaires, par exemple dans le domaine de la céramique pour obturateurs, des briques de poches, des briques pour la zone du laitier de cuves métallurgiques, des briques pour cuves en verre, etc lulose. The invention can be applied to all types of refractory products, for example in the field of ceramic for shutters, pocket bricks, bricks for the slag zone of metallurgical tanks, bricks for glass tanks, etc.
Claims (7)
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| DE4001180A DE4001180C1 (en) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | Refractory ceramic prod. - impregnated with thixotropic slurry including methyl cellulose |
Publications (1)
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