LU82154A1 - Procede de fusion continue et controlee de matieres essentiellement non-metalliques - Google Patents

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Description

- I - fc ; Procédé do fusion continue et cou Lroi éc do mubières es sent ici lom on t non-in 6 ta 1.1 ignés
La présente invention ooucerne un procède de fusion continue 5 et contrôlée de matières essentic 1.1 ornent non-métalliques, notamment d'oxydes inorganiques, en vue de la fabrication de fibres nii né ra 1 e s o u c é ram i e u e s .
Les fibres minérales sont utilisées avant tout dans les vastes 10 domaines du ealorifugcage et du renforcement de produits à base de ciments de plâtres. Leur qualité et leur comportement en service dépendent de .manière essentielle de la constance de leurs propriétés physiques et chimiques, liées surtout à 1'homogénéité du bain liquide à partir duquel on obtient les fibres 15 par effilage.
En effet il est connu que de très faibles déviations du degré d'homogénéité du bain, tant du point de vue de la composition que du point de vue thermique, suffisent pour affecter de ma-* 20 nière adverse la qualité des fibres produites, ainsi que le rendement de 1'équipement d'effilage ins tulle à la sortie du four de fusion.
»
Les installations actuellement connues pour la fusion des mu-25 tières premières en vue de la fabrication de fibres minérales sont surtout des fours du type cubilot ( 955») et dos fours à ares ou à ares submergés ( 55») » Dos fours à induction se trouvent dans le stade expérimental.
50 La particularité commune aux fours connus et aux bains qui y * sont formés réside dans le fait <jue le volume du Hain liquide est très faible par rapport au volume total de la charge resp. de l'enceinte du four. En effet, ce rapport se situe entre 1:10 et 1:50 pour les fours cubilot.
5
Or, un volume réduit du bain liquide est très désavantageux dans la présente problématique, étant donné que de très faibles déviations des propriétés des matières chargées se répercutent de manière de plus en plus marquée sur l'homogénéité du bain, 10 lorsque le volume total du bain diminue.
En effet, la coulée continue d'oxydes i.noi'guniquca en fusion est une opération délicate ou les variations de température ou de composition chimique, ainsi que tout facteur affectant 15 l'homogénéité de la masse liquide, sont suseeptibl.es de déranger le bon fonctionnement de l'équipement d'effilage pour lu fabrication des fibres désirées. Or, un arrêt de cet équipement, dû p.ex. à des obstrue tiens provoquées par une solidification prématurée de la masse liquide coulée, entraînera des 20 perturbations do Lu totalité de l'installation do production.
Par ailleurs, on a constaté! que dans la mise en oeuvre des procédés connus de fusion à débit continu, le ,jct liquide sortant du trou de coulée est irrégulier à cause des variations 25 de la pression dans le four, agissant sur un volume relativement restreint de matières en fusion, et :t cause dos variations de la température entraînant des variations du diamètre de 1'ori-ficc de coulée. Ces variations en amont du trou de coulée sont, difficilement contrG.labl.es à cause de J 'état hétérogène de la 50 masse liquide à. cet endroit.
Le but de la présente invention est donc do proposer un procédé do fusion continue et contrôlée d'oxydes .inorganiques, exempt des désavantages qui inhérent aux procédés connus.
Ce but est atteint par le procédé suivant I'invention qui est caractérisé en ce que l'on prévoit une enceinte étanche munie 55 d'un revêtement réfractaire à bure do carbone, ainsi que de moyens de chauffage électrique (p.ex. électrodes immergées), et qui. contient un bain liquide d'une niasse d'au moins 8 tonnes, que l'on prélève en continu de ce bain une quantité 5 de liquide telle que le débit par heure soit inférieur à la moitié de la masse totale du bain et que l'on alimente le bain en fonction dudit débit.
L'idée qui est à la base de la présente invention s'éloigne * 10 du principe de fusion des fours cubilot, où l'on opère une fusion de quantités relativement réduites, destinées à être directement coulées et converties en fibres et tient compte dos exigences particulières de la problématique visée. En effet, le procédé suivant l'invention est axé sur la réalisais tion d'un temps de résidence suffisant pour englober la durée des différentes actions inter- et inIramolucuJLaircs qui se déroulent au cours de la fusion des matières premières et pour aasurer une homogénéisation chimique et thermique du bain.
20
Dans le cas d'un mélange de laitier de haut fourneau et de 30-35/0 de silice, ce temps de résidence doit se situer vers les 2 heures, ce que Le procédé suivant l'invention permet de réaliser (p.ex. masse utile 8 t/débit à t par heure). A 23 l'homogénéité du bain due au temps de résidence suffisamment long, vient s'ajouter une grande homogénéité thermique duc à * la grande inertie du bain vis-à-vis de changoments inopinés de la température. Cotte inertie permet lin réglage correct de La puissance de chauffe nécessaire pour équilibrer les 3<J pertes thermiques dues aux ajoutes continues de matière première, dont l'envergure dépend du débit du bain par un réglage de pression qui règne dans l'enceinte du four, bans le cas présent on met en oeuvre une enceinte parfaitement étanche, si bien que l'on peut régler la pression .avec une grande pré-35 cision p.ex. à l'aide d'une vaune-papL1 Ion installée dans la cheminée.
- 'l —
On peut, suivant une première forme d'intervention, créer au-dessus du niveau du bain une pression positive, soit en injectant au-dessus dudit niveau un gaz neutre ou réducteur, soit eu injectant un toi gaz ou mélange do gaz directement 5 dans la masse du bain par le fond de l'enceinte ou à travers une électrode immergée creuse. Pour maintenir au-dessus du bain une pression positive constante, il suffit de moduler la vanne-papillon suivant la pression mesurée vis-à-vis de la » pression désirée. On peut également créer une pression positive 10 constante en emprisonnant les fumées du bain dans l'enceinte et en modulant la vanne de façon à maintenir une pression d'un degré désiré.
Une deuxieme forme d'intervention prévoit de créer au-dessus 15 du bain une pression négative. Pour cela il suffit de connecter une pompe à vide à aspiration variable en by-pass sur la cheminée, en ayant soin d'.obturer hernié tiquemen t le conduit d'é— ehappement normal. L'étendue de variation de la pression réalisable dans le cadre du procédé suivant l'invention est de l'or-20 dre de O.p bar, ce qui est suffisant pour régler le débit du trou de coulée eu fonction de la hauteur du bain dans le four et de la variation du diamètre du trou de coulée, de façon à obtenir un débit constant dans le temps. Ceci est indispensable pour obtenir un rendement optimum de l'équipement d'effilage * 25 ainsi qu'une qualité constante de la fibre produite.
Pour ce qui. est de l'alimentation du four, on peut envisager un chargement continu ou discontinu, de matières soit solides, soit préfondues comme p.ox. du laitier de haut fourneau. Il est 50 évident qu'une alimentation en matières liquides peut réduire considérablement la consommation eu énergie de l'engin de fusion tout en évitant Les problèmes que l'on l'encontre lors du démarrage de l'installation en cas de chargement à IüO'j solide.
55 L’alimentation continue ou discontinue de matières liquides peut utilement être réalisée à partir d’un récipient étanche, fixe ou mobile et muni d'un revêtement isolant ainsi que de 1«oy ens de chau f f ;ige .
Le transport fies matières prétendues depuis le récipient au tour est effectué par l'intermédiaire d'un conduit étanche, présentant une paroi, intérieure eu graphite. On peut prévoir un transport soit par gravité, si X1 emplacement du récipient 5 par rapport au four le permet ou si le récipient est mobile, soit par pressurisation du récipient à l'aide de gaz neutres ou réducteurs, soit encore par aspiration opérée à partir du four o?! l'on crée une pression négative.
10 Une forme d'exécution particulièrement avantageuse du procédé suivant l'invention prévoit que l'on homogénéise le bain, tant du point de vue composition que du point de vue thermique, en insufflant par le fond ou par les électrodes un gaz de barbo-tage neutre ou réducteur.
15
Etant donné que l'on travaille suivant 1·invention en atmosphère contrôlée, neutre- ou réductrice, il est possible d'utiliser dans l'enceinte un revêtement en carbone resp. en graphite. Ceci constitue deux avantages majeurs: D'un côté les 20 réfractaires à base de carbone ne sont pas mouillés par les oxydes minéraux fondus; d'un autre côte, ces réfractaires permettent d'opérer à des températures déliassant 2000° G, sans refroidissement extérieur, ce qui évite des frais substantiels.
* 25 II est bien entendu qu'une condition primordiale pour une bonne tenue d'un réfractaire à base de carbone, est l'absence d'oxygène ou do molécules susceptibles de dégager de l'oxygène lors de leur désagrégation thermique. Or, si l'on prévoit d'utiliser des laitiers de haut fourneau comme matière première, il faut 30 tenir compte de la présence éventuelle dans le laitier de quantités d'oxydes de fer résiduelles, non négligeables dans le présent contexte.
Suivant l'invention on peut protéger le revêtement réfractaire 35 à base de carbone contre l'oxydation en injectant dans le bain, ensemble avec les gaz de barbotage, ou on incorporant dans la charge des addi tifs réducteurs pulvern Lents, comme p.cx. du - b - charbon, du coke de pétrole, du graphite ou encore du goudron. L'injection, suivant l'invention, de matières carbonées, surtout de goudron ou d'un mélange goudron/graphite, permet d'une part d'opérer une sorte de gunitage des parois de l'enceinte 5 et d'autre part de produire en continu des gaz réducteurs qui „ sont désirables dans le présent contexte, si bien que l'on peut réduire sensiblement la consommation de gaz neutres (cizote, argon) assez chers qui dans des cas extrêmes peuvent devenir superflus.
10 *
Dans Le eus où une teneur résiduelle élevée en oxyde de 1er est souhaitée (p.ex. 8-10/), un revêtement en oxyde de chrome ou en chrome-magnésie remplace avantageusement le revêtement en carbone.
15
On peut également envisager, suivant l'invention, d'injecter dans le bain, ensemble avec les gaz de barbotage, une quantité déterminée d'additifs susceptibles de se désagréger sous l'influence de températures élevées, en dégageant des gaz neutres 20 ou réducteurs.
« (

Claims (10)

1. Pro codé clc fusion continue et contrôlée tic tant t ères· assen-5 tiellcmont non-méLalliques, notamment d'oxydes inorganiques, en vue de la fabrication de fibres minérales, caractérisé en ce que l'on prévoit une enceinte étanche munie d'un revêtement réfractaire à base de carbone ainsi que de moyens de chauffage électrique et qui contient un bain liquide d'une masse cl'au 10 moins 8 tonnes, que l'on prélève de ce bain en continu une quantité de liquide telle que le débit par heure soit inférieur à la moitié de la masse totale du bain et que l'on alimente le bain en fonction dudit débit.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on contrôle le débit du bain on réglant la pression qui règne au-dessus du niveau du liquide.
5. Procédé suivant les.revendications 1 et 2, caractérisé en 20 ce que l'on crée au-dessus du niveau du bain une pression positive. k. Procédé suivant les revendications 1-3, caractérisé en ce que l'on injecte au-dessus du bain un gaz neutre ou réducteur 2p de manière à maintenir au-dessus du bain une pression constante. * 5. Procédé suivant .les revendications 1-3? caractérisé en ce que l'on injecte dans le bain un gaz neutre ou réducteur de manière à maintenir au-dessus du bain une pression constante. 30
6. Procédé suivant les revendications 1-3> caractérisé on ce que l'on soutire une partie des fumées de l'enceinte de manière a maintenir au-dessus du bain nue pression constante.
7. Procédé suivant les revendications .1.-2, caractérisé on ce que l'on crée au-dessus du niveau du bain une pression négative. ο *·" ““
8. Procédé suivant les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que l'on aspire par voie de ia pression négative de la matière première liquide dans l'enceinte du four, à partir d'un récipient indépendant. 5
9. Procédé suivant les revendications 1—S, caractérisé en ce que l'on homogénéise le bain en insufflant par le fond ou par les électrodes un gaz do barbotage neutre ou réducteur. 10
10. Procédé suivant les revendications 1-9, caractérisé en ce que l'on crée dans l'enceinte du four une atmosphère ré~ ductrice en insufflant dans le bain, ensemble avec le gaz de barbotage, une quantité déterminée d'additifs réducteurs pul- 15 vérulents, comme p.ex. du charbon ou du coke de pétrole.
11. Procédé suivant les revendications 1-10, caractérisé en ce que l'on effectue en cours des opérations de fusion un gunitage du revêtement réfractaire du four en insufflant dans 20 le bain, ensemble avec le gaz de barbotage une quantité déterminée d'additifs pulvérulents, comme p.ex. du graphite, du * goudron ou un mélange goudron/graphite.
12. Procédé suivant les revendications 1-11, caractérisé en 25 ce que l'on insuffle dans le bain, ensemble avec le gaz de , j barbotage une quantité déterminée d'additifs qui dégagent au cours de leur désagrégation thermique des gaz neutres ou réducteurs .
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