FR2945112A3

FR2945112A3 - Assemblage de briques refractaires

Info

Publication number: FR2945112A3
Application number: FR1053397A
Authority: FR
Inventors: Andreas Sonntag; Sandor Kiss
Original assignee: Imerys Magyarszag Tuzalloanyaggyarto Kft
Current assignee: Imerys Magyarszag Tuzalloanyaggyarto Kft
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2010-11-05
Anticipated expiration: 2016-05-03
Also published as: FR2945112B3; DK201000081U3; ITMI20100133U1; DE202009006479U1

Abstract

L'assemblage de briques réfractaires (1) comprend : une pluralité de briques réfractaires (2) pouvant être fixées sur un mur (3), lesdites briques incluant une ou plusieurs ouvertures pour permettre la fixation au mur ; et une pluralité d'écrous en céramique (4) pour coopérer avec des boulons (6) s'étendant depuis ledit mur ; où lesdites ouvertures sont conformées, soit individuellement, soit en combinaison, pour loger lesdits écrous en céramique.

Description

ASSEMBLAGE DE BRIQUES REFRACTAIRES

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un assemblage de briques réfractaires, utile dans des fourneaux ou fours, incinérateurs de déchets et autres systèmes échangeurs de chaleur, pour protéger les murs à tuyaux échangeurs de chaleur métalliques pendant les opérations de fourneau, tout en maintenant dans le même temps un échange de chaleur satisfaisant.

CONTEXTE DE L'INVENTION Le mur interne de fourneaux et incinérateurs est couramment blindé par des briques de matériaux réfractaires, tels que le carbure de silicium, qui protègent les tuyaux échangeurs de chaleur sous-jacents vis-à-vis des gaz corrosifs et substances acides qui se développent normalement dans le fourneau pendant la combustion à haute température. Des briques de différentes configurations sont connues dans l'art, telles que des briques boulonnées, des briques en suspension (où une ancre/un crochet est utilisé pour suspendre les briques sur le mur à tuyaux du fourneau), et des briques en suspension modifiées (également connues sous le nom de briques à rainures en T, qui sont des hybrides des briques boulonnées et des briques en suspension, incorporant une face de brique fermée avec une ancre qui a un profil sensiblement en forme de T, pour capturer efficacement les briques). Les briques boulonnées, normalement de forme carrée ou rectangulaire, sont couramment installées sur le mur à tuyaux du fourneau en mettant en prise un boulon fileté, soudé au mur à tuyaux, par l'intermédiaire d'un trou normalement disposé au centre de la face de la brique, et en fixant le boulon avec un écrou. Une région à tête fraisée au sein du trou peut également être prévue pour agir comme un siège pour l'écrou. Les boulons et écrous couramment utilisés dans l'art sont constitués d'acier ; pour les protéger des gaz de combustion hautement corrosifs et pour minimiser la quantité de gaz pouvant circuler vers le dos des briques, un bouchon ou insert en céramique est typiquement fixé par mortier sur les écrous. L'insert traverse communément le trou de la brique et est ancré sur l'écrou en acier. Ce système requiert l'utilisation de trous relativement gros, normalement de forme rectangulaire, afin de loger les inserts ; la présence de coins de trou vifs peut conduire à un fissurage et à une défaillance de la brique. De plus, nonobstant l'utilisation de bouchons fixés par mortier, les gaz hautement corrosifs tendent à pénétrer les trous de brique et à attaquer les boulons en métal ; cela conduit à une défaillance des boulons, avec pour conséquence la tendance des briques à tomber des murs du fourneau, laissant les tuyaux échangeurs de chaleur exposés à l'atmosphère de l'incinérateur. Etant donné la défaillance des boulons, les briques doivent couramment être remplacées tous les 2 à 4 ans. De plus, les opérations de réparation sont vraiment fastidieuses dans le cas de coupes fixées par mortier. Ainsi, on a besoin de proposer un système de briques réfractaires amélioré qui aborde les inconvénients associés à l'art antérieur, permettant une plus longue durée de vie utile pour des briques et des exigences inférieures en termes de maintenance.

RESUME DE L'INVENTION La présente invention concerne un assemblage de briques réfractaires comprenant : - une pluralité de briques réfractaires pouvant être fixées sur un 20 mur, lesdites briques incluant une ou plusieurs ouvertures pour permettre la fixation au mur ; et - une pluralité d'écrous en céramique pour coopérer avec des boulons s'étendant depuis ledit mur ; - où lesdites ouvertures sont conformées, soit individuellement, 25 soit en combinaison, pour loger lesdits écrous en céramique. Selon un mode de réalisation de l'invention, les écrous en céramique sont conformés pour être globalement de niveau avec la surface de la brique environnante, après installation et engagement avec les boulons. L'utilisation d'écrous en céramique pour coopérer avec et fixer les 30 briques au mur à tuyaux, à la place de la combinaison des écrous en acier et des bouchons en céramique de l'art antérieur, présente l'avantage de mettre à disposition une barrière plus efficace, qui couvre et protège profondément les boulons en acier sous-jacents vis-à-vis des gaz de combustion corrosifs libérés pendant l'opération de fourneau. De plus, les opérations d'assemblage et de 35 maintenance sont plus faciles et rapides.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en plan d'un assemblage de briques réfractaires selon l'invention, dans lequel des ouvertures sont disposées dans la région centrale des briques ; La figure 2 est une vue en plan d'une brique incluant une ouverture dans sa région centrale ; La figure 3 montre des vues latérale, en plan, en coupe et en perspective d'un boulon en céramique à utiliser dans un assemblage de briques réfractaires de l'invention ; La figure 4 est une vue en coupe d'un assemblage de briques réfractaires selon l'invention, où des ouvertures sont disposées dans la région centrale des briques ; La figure 5 est une vue en perspective partiellement coupée d'un assemblage de briques réfractaires selon l'invention, où des ouvertures sont 15 disposées dans la région centrale des briques ; La figure 6 est une vue en plan d'un assemblage de briques réfractaires selon l'invention, où des ouvertures sont disposées dans la région de bords des briques ; La figure 7 est une vue en plan de briques incluant des ouvertures 20 partielles dans leurs régions de bords ; La figure 8 est une vue en coupe d'un assemblage de briques réfractaires selon l'invention, où des ouvertures sont disposées dans la région de bords des briques ; et La figure 9 est une vue en perspective partiellement coupée d'un 25 assemblage de briques réfractaires selon l'invention, où des ouvertures sont disposées dans la région de bords des briques.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La pluralité de briques réfractaires de l'assemblage de l'invention 30 forme un couvercle de type feuille résistant à la chaleur, résistant à l'usure et résistant à la corrosion, qui constitue un couvercle protecteur pour le mur interne d'une chambre de fourneau haute température. Cet assemblage peut être utilisé, par exemple, dans des incinérateurs ou fourneaux de traitement de métal, où le mur du fourneau et les éléments structurels le prolongeant 35 derrière, tels que des tuyaux d'un échangeur de chaleur, doivent être couverts et protégés contre les gaz chimiquement agressifs et abrasifs-vecteurs et les produits de combustion libérés pendant les opérations de fourneau. En fonction de la température de fonctionnement, des conditions de mise à feu et des objets à mettre à feu, plusieurs types différents de matériau peuvent être utilisés pour fabriquer les briques. Les matériaux appropriés peuvent être choisis dans le groupe consistant en : - les matériaux à base de carbure de silicium (Sic) : SiC lié à l'argile résistante à la chaleur, SiC lié à la mullite/corindon, SiC lié au SiO2/cristobalite (OSiC), SiC lié au nitrure de silicium (NSiC), SiC recristallisé (RSiC), SiC siliconé (SiSiC), SiC fritté (SSiC) et SiC fritté en présence d'une phase liquide (LPSiC), et leurs mélanges ; - les matériaux à base d'alumine-silice : chamotte de haute qualité, mullites naturelles, mullites synthétiques, frittées et fondues, produits de corindon synthétiques, tels qu'alumine, corindon fondu et fritté, et l'une quelconque de leurs combinaisons ; - les matériaux contenant de la cordiérite : composites cordiérite/mullite, matériaux contenant principalement de la cordiérite ; - les matériaux à base de zircone-silicate et matériaux à base de zircone-dioxyde ; et - et leurs mélanges. Les briques comprennent de préférence un matériau à base de SiC, et de manière davantage préférée SiSiC, qui affiche d'excellentes conductivité thermique et résistance au choc thermique ; de plus, en raison de sa haute résistance mécanique, le SiSiC permet d'utiliser des murs de briques fins. Les écrous en céramique peuvent comprendre un matériau céramique choisi dans le groupe consistant en les matériaux à base de carbure de silicium, les matériaux à base d'alumine-silice, les matériaux contenant de la cordiérite, les matériaux à base de zircone-silicate, les matériaux à base de zircone-dioxyde et leurs mélanges. Les écrous en céramique comprennent de préférence un matériau à base de carbure de silicium, de manière davantage préférée choisi dans le groupe consistant en le SiC lié à l'argile résistante à la chaleur, le SiC lié à la mullite/corindon, le SiC lié au SiO2/cristobalite (OSiC), le SiC lié au nitrure de silicium (NSiC), le SiC recristallisé (RSiC), le SiC siliconé (SiSiC), le SiC fritté (SSiC), le SiC fritté en présence d'une phase liquide (LPSiC), et leurs mélanges.

Selon un mode de réalisation préféré, les écrous en céramique comprennent du SiSiC, qui présente l'avantage d'être très stable aux hautes températures atteintes pendant les opérations de fourneau, jusqu'à 1 380 °C, et présente une résistance au choc thermique remarquable. De plus, en raison de sa porosité très faible ou nulle, un tel matériau confère une excellente résistance chimique aux atmosphères hautement corrosives. Le SiSiC présente également de hautes résistance mécanique, résistance à l'usure, ténacité à la rupture et résistance à l'oxydation et au fluage. Au moyen d'écrous en céramique, l'assemblage de briques réfractaires obtenu forme une barrière avec une résistance plus élevée au passage d'acides et autres matériaux corrosifs, évitant ainsi la corrosion du mur sous-jacent du fourneau. De plus, les écrous en céramique couvrent la partie supérieure des boulons en acier, les protégeant ainsi vis-à-vis de gaz de combustion chimiquement agressifs libérés pendant l'opération du fourneau, et conférant une durée de vie plus longue au système d'ancrage. De plus, des écrous en céramique ronds et des ouvertures rondes de plus petites dimensions peuvent être utilisés, évitant ainsi la tendance des trous rectangulaires de l'art antérieur à se fissurer au niveau de coins vifs. Un autre avantage réside dans le fait que les opérations d'installation, de remplacement et de maintenance sont plus faciles et plus rapides par rapport aux systèmes d'ancrage de briques de l'art antérieur ; en particulier, les briques individuelles peuvent être remplacées indépendamment, sans avoir besoin d'enlever des rangées entières de briques, en dévissant simplement l'écrou et en retirant la brique par un mouvement perpendiculaire au mur. Enfin, l'assemblage de l'invention convient à une installation sur nominalement toute surface de fourneau. La brique et les écrous en céramique peuvent comprendre des matériaux céramiques identiques ou différents. Selon un mode de réalisation, les écrous en céramique sont mis en forme pour être de niveau avec la surface de la brique environnante après installation et engagement avec les boulons. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les ouvertures de brique sont rondes. La figure 1 montre un assemblage de briques réfractaires selon l'invention, où des ouvertures (non montrées sur la figure) sont disposées dans la région centrale des briques 2, et des écrous 4 sont utilisés pour coopérer avec des boulons (non montrés sur la figure) s'étendant depuis le mur à tuyaux 3, fixant ainsi les briques au mur à tuyaux sous-jacent.

La figure 2 montre un mode de réalisation d'une brique réfractaire 2 à utiliser dans l'assemblage de l'invention, où une ouverture 5 est disposée au centre de la brique. Comme le montrent les figures 3a à 3d, les briques en céramique 4 5 peuvent inclure en outre un moyen d'engagement 7 pour faciliter la rotation de l'écrou pour la coopération avec le boulon 6. Les figures 4 et 5 représentent des assemblages de briques réfractaires installés selon l'invention, où des ouvertures 5 sont disposées dans la région centrale des briques 2 et des écrous 4, disposés au sein desdites 10 ouvertures, coopèrent avec le boulon 6 s'étendant depuis le mur à tuyaux 3. Les écrous 4 incluent un moyen d'engagement 7 pour faciliter la rotation de l'écrou pour la coopération avec le boulon 6. Ainsi, dans cet assemblage, au moins une partie desdites ouvertures 5 est disposée dans la région centrale de leurs briques 2 15 respectives et est individuellement complémentaire desdits écrous en céramique 4. Selon un autre mode de réalisation de l'assemblage de briques réfractaires selon l'invention, au moins des parties desdites ouvertures sont disposées aux bords de briques respectives, si bien qu'en partie, les 20 ouvertures de briques adjacentes définissent en coopération des ouvertures complémentaires des écrous en céramique. Les ouvertures sont de préférence rondes. Ce système de fixation latérale permet de fixer des briques de taille différente, qui peuvent couvrir des nombres à la fois pair et impair de tuyaux échangeurs de chaleur. 25 La figure 6 montre un assemblage de briques réfractaires selon l'invention, dans lequel des parties des ouvertures sont disposées aux bords de briques 2 respectives, et en partie, les ouvertures de briques adjacentes définissent en coopération des ouvertures (non montrées sur la figure) ; des écrous en céramique 4 coopèrent avec des boulons (non montrés sur la figure) 30 s'étendant depuis le mur à tuyaux 3. La figure 7 montre un mode de réalisation d'une brique réfractaire 2 à utiliser dans l'assemblage de l'invention, où en partie, des ouvertures 8 sont disposées au bord des briques 2. Les figures 8 et 9 représentent des assemblages de briques 35 réfractaires installés selon l'invention, dans lesquels des ouvertures 5 sont définies par des ouvertures en partie qui sont disposées aux bords de briques 2 respectives, et des écrous en céramique 4, disposés dans lesdites ouvertures, coopèrent avec les boulons 6 s'étendant depuis le mur à tuyaux 3. Les écrous en céramique 4 incluent un moyen d'engagement 7 pour faciliter la rotation de l'écrou pour la coopération avec le boulon 6.

Enfin, une couche de mortier peut être prévue entre les briques et le mur à tuyaux du fourneau, ainsi qu'entre des briques adjacentes. Le mortier aide à fixer les briques en formant une attache rigide, et forme une barrière à la pénétration de cendres et de gaz corrosifs entre et derrière les briques ; dans le même temps, le mortier assure la conduction de chaleur entre les tuyaux chauffants et les briques. La description précédente concerne des modes de réalisation particuliers de la présente invention dans le but de l'illustrer. L'homme du métier reconnaîtra toutefois que de nombreuses modifications et variations des modes de réalisation décrits ici sont possibles. Toutes ces modifications et variations sont censées entrer dans la portée de la présente invention, telle que définie dans les revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS1. Assemblage de briques réfractaires (1) comprenant : une pluralité de briques réfractaires (2) pouvant être fixées sur un mur (3), lesdites briques incluant une ou plusieurs ouvertures (5) pour permettre la fixation au mur ; et une pluralité d'écrous en céramique (4) pour coopérer avec des boulons (6) s'étendant depuis ledit mur ; où lesdites ouvertures sont conformées, soit individuellement, soit en combinaison, pour loger lesdits écrous en céramique.
2. Assemblage de briques réfractaires selon la revendication 1, dans lequel lesdites briques (2) comprennent un matériau choisi parmi les 15 groupes consistant en les matériaux à base de carbure de silicium, les matériaux à base d'alumine-silice, les matériaux contenant de la cordiérite, les matériaux à base de zircone-silicate, les matériaux à base de zircone-dioxyde et leurs mélanges. 20
3. Assemblage de briques réfractaires selon la revendication 2, dans lequel lesdites briques (2) comprennent un matériau à base de carbure de silicium choisi dans le groupe consistant en le SiC lié à l'argile résistante à la chaleur, le SiC lié à la mullite/corindon, le SiC lié au SiO2/cristobalite (OSiC), le SiC lié au nitrure de silicium (NSiC), le SiC recristallisé (RSiC), le SiC 25 siliconé (SiSiC), le SiC fritté (SSiC), le SiC fritté en présence d'une phase liquide (LPSiC), et leurs mélanges.
4. Assemblage de briques réfractaires selon la revendication 3, dans lequel lesdites briques (2) comprennent du carbure de silicium siliconé 30 (SiSiC).
5. Assemblage de briques réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits écrous en céramique (4) comprennent un matériau choisi dans les groupes consistant en les matériaux 35 à base de carbure de silicium, les matériaux à base d'alumine-silice, les 10matériaux contenant de la cordiérite, les matériaux à base de zircone-silicate, les matériaux à base de zircone-dioxyde et leurs mélanges.
6. Assemblage de briques réfractaires selon la revendication 5, dans lequel lesdits écrous en céramique (4) comprennent un matériau à base de carbure de silicium choisi dans le groupe consistant en le SiC lié à l'argile résistante à la chaleur, le SiC lié à la mullite/corindon, le SiC lié au SiO2/cristobalite (OSiC), le SiC lié au nitrure de silicium (NSiC), le SiC recristallisé (RSiC), Le SiC siliconé (SiSiC), le SiC fritté (SSiC), le SiC fritté en présence d'une phase liquide (LPSiC), et leurs mélanges.
7. Assemblage de briques réfractaires selon la revendication 6, dans lequel lesdits écrous en céramique (4) comprennent du carbure de silicium siliconé (SiSiC).
8. Assemblage de briques réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les briques (2) et lesdits écrous en céramique (4) comprennent le même matériau. 20
9. Système de briques réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits écrous en céramique (4) sont conformés pour être de niveau avec la surface de la brique (2) environnante après engagement avec les boulons (6). 25
10. Assemblage de briques réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits écrous en céramique (4) incluent un moyen d'engagement (7) pour faciliter la rotation des écrous pour la coopération avec les boulons. 30
11. Assemblage de briques réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie desdites ouvertures (5) est disposée dans la région centrale de leurs briques (2) respectives et est individuellement complémentaire desdits écrous en céramique (4). 35 10
12. Assemblage de briques réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins des parties desdites ouvertures (5) sont disposées aux bords de briques (2) respectives, de sorte qu'en partie, des ouvertures (8) de briques adjacentes définissent en coopération des ouvertures (5) complémentaires des écrous en céramique (4).
13. Assemblage de briques réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une couche de mortier entre lesdites briques (2) et ledit mur (3).
14. Assemblage de briques réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une couche de mortier entre des briques (2) adjacentes.