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" Procédé pour la préparation de revêtements pour les fours électriques à induction ".
Quand on emploie pour former les revêtements des fours électriques à induotion des masses réfraotaires damées sèches ou humides il est d'importance capitale que les masses réfrac- taires damées soient aussi compactes que possible. C'est ainsi que pour tenir oompte de toute une série de facteurs tels que par exemple l'attaque des scories, le retrait dû à l'encrassage, notamment, il est capital que les masses soient comprimées à la plus grande densité possible.
on obtient des densités par- ticulièrement élevées quand la grandeur et la quantité des diverses partioules rentrant dans la masse sont choisies en tenant compte du prinoipe suivant lequel il faut employer autant que possible de grosses particules, autant que faire se peut d'égale grandeur, et combler les intervalles entre les grosses particules avec des particules nettement plus petites de manière que ces intervalles soient comblés sans que les grosses par- ticules, autant que possible d'égale grandeur, soient empêchées par les particules plus fines de se trouver en contact les unes avec les autres.
Une masse de l'espèce peut se composer par exemple de 55 % de matière en grain d'une grosseur de particules de 4 à 8 mm, de 15 % de matière fine d'un degré de finesse au tamis de 50 à 20 mailles et de 30 % de matière fine d'une finesse au tamis de 80 mailles.
Les caractéristiques de ces masses sont, en dehors d'une densité de bourrage élevée, les deux facteurs suivants :
1.) Une grande résistance à la pression, c'est-à-dire une grande résistance à la pénétration d'un outil du fait que les .gros grains sont maintenus en place par les grains fins et les grains très fins ( ceci dans une mesure plus accusée que pour une masse qui renferme tous les types de grosseurs de grains, dans laquelle les grains roulent les uns sur les autres quand ils sont soumis à la pression ),
2.)Une faible possibilité de compression parce que la quantité de gros grains est si grande que ceux-ci forment un squelette cohésif, une armature à pression, dans la masse.
Ces deux facteurs présentent une grande importance pour la préparation des revêtements basiques des fours à induction, paroe que ces propriétés, outre une grande résistance à l'action de scories ont pour effet que le revêtement, par suite de la croissance des petites particules pour devenir de gros cristaux, n'a pas de retrait à des températures élevées. D'autre part, on accentue une autre difficulté, à savoir que par suite de la dilatation de la matière à haute température, il se produit de la pression et des déplaoements dans le revêtement qui font éclater celui-ci, souvent même avant que l'on n'arrive à la pleine température, oar la densité du bourrage est trop
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élevée pour compenser, lors de la compression des particules, la dilatation due à la température.
Cette difficulté s'accroit avec les dimensions du four et c'est une des raisons pour lesquelles il n'a pas encore été possible de préparer et d'utiliser des revêtements basiques dans des fours à induction plus grands que ceux de deux tonnes environ. Les conditions sont notamment que l'épaisseur du revêtement est pratiquement la même peu importe que le four soit grand ou petit ; est habituellement de 10 centimètres en- viron, ce qui réduit la quantité de masse de revêtement par unité de volume de capacité du four à mesure que la grandeur du four augmente. Il en résulte qu'il existe peu de possibilité que la masse de revêtement compense la dilatation par compression à laquelle la masse est exposée par suite des augmentations de température.
La partie du revêtement la plus rapprochée de la partie supérieure qui forme scorie ou non se dilate notamment comme un corps solide.
On pourrait croire qu'une oonstruction adéquate du four pourrait conférer à la masse la possibilité de dilatation nécessaire. lais ceci n'est pas réalisable dans la pratique pour les fours à induction.
L'invention résoud le problème en effectuant le damage de la masse même de manière à créer une possibilité de dilatation exigée par la dilatation thermique sans réduire pour cela le desideratum de la densité et de la résistance maximum de la masse à la pression, là où ces propriétés sont nécessaires pour obtenir une grande résistance à l'action des scories et au retrait. L'invention repose sur la constatation, à laquelle la demanderesse est arrivée à la suite de recherches sur le problème du bourrage et du damage, à savoir que la pression de damage ne se transmet plus ou moins que dans le sens du damage.
C'est particulièrement le cas pour les masses réfractaires damées qui contiennent 45 à 65 % de grosses particules autant que possible de grandeur égale et dont les grains fins et les grains très fins ne sont pas suffisamment grands pour empêcher les grosses particules d'entrer en contact aussi largement que possible les unes avec les autres. L'effet obtenu résulte des essais suivants.
On a utilisé pour les essais un cylindre en fer d'un diamètre intérieur de 15 cms. et d'un volume de 7.050 cm3.
La masse réfractaire y a été introduite, partie librement; elle a été aussi, partie, tassée dur avec un bâton rond en bois d'un diamètre de 25 mm ; aussi, elle a été introduite sans être tassée puis la moitié seulement de la contenance a été tassée à raison de couches de 2 à 5 cms. La répartition des grains de la matière utilisée pour l'essai était de 55 % de grains de 2 à 6 mm, 15 % de grains à 50 - 20 mailles et 30 % de grains à 280 mailles.
Dans le premier cas il est passé dans le cylindre 17.280 grammes de Fgo fondu- fondu électriquement;
Dans le second cas, il en est passé 21.290 grammes et dans le troisième, 19.760 grammes. Toutes ces valeurs sont les moyennes d'une série d'essais séparés.
Ces chiffres indiquent que le poids introduit dans le troisième cas représente à peu près la moyenne de la matière introduite dans le premier et le second cas.
Ceci montre que quand on dame la moitié de la contenance du cylindre, le damage n'agit pas notablement sur la partie non damée de la masse. Ceci se confirme également par des essais effectués avec régime de pression appliqué aux deux demi-cylin-
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dres et par des essais faits avec des aiguilles de 5 mm, ce qui montre clairement qu'en damant la moitié du contenu du cylindre on prépare un demi cylindre compact et dur et un demi cylindre non serré et poreux. Les essais de damage effectués indiquent donc que la pression de damage se transmet pratiquement uniquement dans le sens du damage.
L'invention repose donc, comme il a été dit, sur cette constatation, étant donné que l'invention concerne un procédé de préparation des revêtements des fours à induction dans lequel on ne soumet qu'une partie de la masse réfractaire au damage, notamment oelle qui exige une grande compacité et une grande résistance à la pression.
En appliquant le procédé, on prépare donc un revêtement composé d'une couche qui par suite du damage est parallèle à la surface de la couche et qui n'est particulièrement dure et compacte que dans le voisinage de la surface et d'une couche adjacente située derrière qui est relativement peu serrée et poreuse du fait qu'elle n'a pas été damée. L'épaisseur de la couche ou des couches damées ou pressées, dures et compactes et l'épaisseur de la couche non damée, non serrée et plus ou moins poreuse peut évidemment varier suivant le but à atteindre.
En appliquant le procédé, on peut donc préparer des revêtements dont une partie a une structure compacte et dure qui supporte les actions exercées par les scories et analogues et une autre partie à structure poreuse qui permet de porter le revêtement à la pleine température opératoire sans compromettre sa dilatation thermique.
On va décrire ci-après le procédé dans son application à la préparation d'une masse de revêtement par la méthode connue de Rohn dans laquelle la masse réfractaire est tassée entre une bobine d'induction et un patron en fer.
Pour tasser la masse suivant le nouveau procédé, on la déverse très lâchement et on la dame à mesure que progresse le déversement, toutefois uniquement à proximité du patron et le long de celui-ci en couche d'une épaisseur de 4: à 5 oms. Par des damages d'essai avec enlèvement du patron, on constate ensuite nettement que l'on obtient ce que l'on vise, à savoir une oouche ou brique oompacte et dure intérieurement qui doit posséder une grande résistance à l'action des scories et une grande résistance au retrait dû à l'enerassage et une brique extérieurement poreuse et peu serrée possédant une possibilité de compression suffisante pour compenser la dilatation thermique de la brique intérieure et de la masse.
Le résultat obtenu est que l'on peut utiliser le four pourvu du nouveau revêtement avec un re,vêtement basique à l'opposé des fours antérieurs.
REVENDICATIONS.
1.) Procédé pour la préparation de revêtements de fours à induction, caractérisé .par le fait que la masse introduite dans l'espace oompris entre le four et un patron placé dans celui-ci n'est damée dur, après la progression du remplissage qu'à proximité immédiate du patron-dans une direction parallèle à oelui-ci - de manière que le revêtement se compose d'une partie particulièrement compacte et dure à proximité immédiate du contenu du four et d'une autre partie non damée et plus ou moins poreuse.
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"Process for the preparation of coatings for electric induction furnaces".
When using wet or dry rammed refractory masses to form linings for induction furnaces it is of paramount importance that the rammed refractory masses be as compact as possible. Thus, in order to take account of a whole series of factors such as for example the attack of the slag, the shrinkage due to clogging, in particular, it is essential that the masses be compressed to the greatest possible density.
Particularly high densities are obtained when the size and quantity of the various particles entering the mass are chosen taking into account the principle according to which it is necessary to use as much as possible large particles, as much as possible of equal size, and to fill the gaps between the large particles with much smaller particles so that these gaps are filled without the large particles, as much as possible of equal size, being prevented by the finer particles from coming into contact with them. with each other.
A mass of the species may consist, for example, of 55% grain material with a particle size of 4 to 8 mm, 15% fine material with a degree of sieve fineness of 50 to 20 mesh and 30% fine material with a fineness of the 80 mesh sieve.
The characteristics of these masses are, apart from a high packing density, the following two factors:
1.) A great resistance to pressure, that is to say a great resistance to the penetration of a tool because the coarse grains are held in place by the fine grains and the very fine grains (this in a more pronounced measure than for a mass which contains all types of grain sizes, in which the grains roll on top of each other when they are subjected to pressure),
2.) A low possibility of compression because the quantity of coarse grains is so large that they form a cohesive skeleton, a pressure reinforcement, in the mass.
These two factors are of great importance for the preparation of basic coatings of induction furnaces, because these properties, in addition to high resistance to the action of slag have the effect that the coating, as a result of the growth of small particles to become large crystals, does not shrink at high temperatures. On the other hand, another difficulty is accentuated, namely that as a result of the expansion of the material at high temperature, there is pressure and displacements in the coating which causes it to burst, often even before the coating has cooled. '' we do not reach the full temperature, because the density of the stuffing is too
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high to compensate, during the compression of the particles, the expansion due to temperature.
This difficulty increases with the dimensions of the furnace and this is one of the reasons why it has not yet been possible to prepare and use basic coatings in induction furnaces larger than those of about two tons. The conditions are in particular that the thickness of the coating is practically the same regardless of whether the oven is large or small; is usually about 10 centimeters, which reduces the amount of coating mass per unit volume of oven capacity as the size of the oven increases. As a result, there is little possibility that the coating mass will compensate for the compressive expansion to which the mass is exposed as a result of temperature increases.
The part of the coating closest to the upper part which forms slag or not expands in particular like a solid body.
One would think that an adequate construction of the furnace could give the mass the possibility of necessary expansion. However, this is not practicable for induction furnaces.
The invention solves the problem by effecting the tamping of the mass itself so as to create a possibility of expansion required by thermal expansion without thereby reducing the desideratum of the density and the maximum resistance of the mass to pressure, where these properties are necessary to obtain a high resistance to the action of slag and to shrinkage. The invention is based on the observation, which the Applicant has arrived at following research on the problem of tamping and tamping, namely that the tamping pressure is transmitted more or less only in the direction of the tamping.
This is especially the case for rammed refractory masses which contain 45-65% coarse particles as much as possible of equal size and whose fine grains and very fine grains are not large enough to prevent coarse particles from entering. contact as widely as possible with each other. The effect obtained results from the following tests.
An iron cylinder with an internal diameter of 15 cms was used for the tests. and a volume of 7.050 cm3.
The refractory mass was introduced there, part freely; it was also, part, pressed hard with a round wooden stick with a diameter of 25 mm; also, it was introduced without being tamped then only half of the capacity was tamped down in layers of 2 to 5 cms. The grain distribution of the material used for the test was 55% 2-6mm grain, 15% 50-20 mesh grain and 30% 280 mesh grain.
In the first case, 17.280 grams of electrically melted Fgo passed through the cylinder;
In the second case, 21,290 grams have passed and in the third, 19,760 grams. All of these values are the means of a series of separate tests.
These figures indicate that the weight introduced in the third case represents approximately the average of the material introduced in the first and the second case.
This shows that when half the capacity of the cylinder is rammed, the tamping does not significantly affect the ungroomed part of the mass. This is also confirmed by tests carried out with pressure regime applied to the two half-cylinders.
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dres and by tests made with 5 mm needles, which clearly shows that by tamping half the contents of the cylinder one prepares a compact and hard half cylinder and a loose and porous half cylinder. The tamping tests carried out therefore indicate that the tamping pressure is transmitted almost exclusively in the direction of tamping.
The invention is therefore based, as has been said, on this observation, given that the invention relates to a process for preparing the linings of induction furnaces in which only part of the refractory mass is subjected to tamping, in particular oelle which requires great compactness and great resistance to pressure.
By applying the process, a coating is therefore prepared consisting of a layer which as a result of the tamping is parallel to the surface of the layer and which is particularly hard and compact only in the vicinity of the surface and of an adjacent layer. located behind which is relatively loose and porous because it has not been tamped. The thickness of the layer or layers packed or pressed, hard and compact and the thickness of the unpacked layer, not tight and more or less porous can obviously vary according to the goal to be achieved.
By applying the process, it is therefore possible to prepare coatings, one part of which has a compact and hard structure which withstands the actions exerted by slag and the like and another part with a porous structure which enables the coating to be brought to the full operating temperature without compromising. its thermal expansion.
The process will be described below in its application to the preparation of a coating mass by the known method of Rohn in which the refractory mass is packed between an induction coil and an iron boss.
To compact the mass according to the new process, it is poured very loosely and it is cut as the spill progresses, however only near the boss and along it in a layer 4: to 5 oms thick . By test damages with removal of the pattern, we then clearly see that we obtain what we aim for, namely a layer or brick oompact and hard internally which must have a high resistance to the action of slag and high resistance to shrinkage due to enenergy and an externally porous and loosely packed brick with sufficient compression capability to compensate for the thermal expansion of the interior brick and the mass.
The result is that the oven provided with the new coating can be used with a basic re, unlike the previous ovens.
CLAIMS.
1.) Process for the preparation of linings for induction furnaces, characterized by the fact that the mass introduced into the space between the furnace and a template placed therein is not rammed hard, after the progression of the filling only in the immediate vicinity of the pattern - in a direction parallel to it - so that the coating consists of a particularly compact and hard part in the immediate vicinity of the contents of the furnace and another ungroomed part and more or less porous.