Garnissage réfractaire pour des fours contenant du métal en fusion

Description

[0001] La présente invention concerne un garnissage réfractaire pour des fours contenant du métal liquide.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] On se rapporte d'abord à la figure 1.

[0007] 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) .

[0008] 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]

[0009] 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.

[0010] 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]	Tη [°C] avec couche (5) saine.	Tη [°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]

[0011] Les températures sont des températures moyennes vérifiées expérimentalement

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] La couche armée (3) joue son rôle et peut tenir plus durablement sans perte énorme d'isolation et d'énergie

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

Revendications

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.

Ansprüche

1. Feuerfeste Auskleidung für Öfen, die Flüssigmetall enthalten, wobei die Auskleidung eine Seite hat, die an das Innere der Blechwand des Ofens geschmiegt ist, und eine Seite in Berührung mit dem Flüssigmetall, Auskleidung des Typs, der auf der Blechseite eine erste Einheit isolierender (1) und stark isolierender (2) Schichten und auf der Metallseite eine zweite Einheit aus einer oder mehreren dichten Schichten (5), die nicht durch das Flüssigmetall benetzbar sind, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen den zwei Einheiten mindestens eine isolierende oder halbisolierende mit einem Verstärkungsmittel armierte feuerfeste Schicht (3) umfasst.

2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmittel aus der Einheit metallisches oder nicht metallisches Gitterwerk, metallische oder nicht metallische Verstärkungsfasern ausgewählt wird.

3. Auskleidung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner zwischen der armierten Schicht (3) und der Einheit aus dichten Schichten eine stark isolierende Schicht (4) umfasst.

4. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Koeffizient λ der armierten Schicht (3) in dem Intervall /0,35 W/m.K bis 2,5 N/m.K/ liegt.

5. Auskleidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Koeffizient λ vorzugsweise zwischen 1 und 1,1 W/m.K liegt.

6. Auskleidung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Koeffizient λ der stark isolierenden Schicht (4) ≤ 0,35 W/m.K ist.

7. Industrieofen zum Schmelzen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass seine Wand innen mit einer Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 isoliert ist.

8. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung mit der Wirkung von Heizstäben kombiniert ist.

Claims

1. Refractory lining for furnaces containing molten metal, said lining having a plated face on the interior of the sheet metal wall of the furnace and a face in contact with the molten metal, a lining of the type comprising, on the sheet metal side, a first assembly of insulating layers (1) and very insulating layers (2) and, on the metal side, a second assembly of one or more dense layers (5) which are not wettable by the molten metal, characterised in that, between the two assemblies, it includes at least one insulating or semi-insulating refractory layer (3) reinforced by a reinforcing means.

2. Lining according to claim 1, characterised in that the reinforcing means is selected from the assembly of a metallic or non-metallic lattice and metallic or non-metallic reinforcing fibres.

3. Lining according to one of claims 1 to 2, characterised in that it also comprises a very insulating layer (4) between the reinforced layer (3) and the assembly of dense layers.

4. Lining according to one of claims 1 to 3, characterised in that the coefficient λ of the reinforced layer (3) is within the range of between 0.35 W/m.K and 2.5 W/m.K.

5. Lining according to claim 4, characterised in that the coefficient λ is preferably between 1 and 1.1 W/m.K.

6. Lining according to one of claims 4 to 5, characterised in that the coefficient λ of the very insulating layer (4) is ≤ 0.35 W/m.K.

7. Industrial furnace for the melting of metal, characterised in that its wall is insulated internally by a coating according to one of claims 1 to 6.

8. Furnace according to claim 7, characterised in that the lining is combined with the action of immersion heaters.

Dessins