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La présente invention concerne une brique ou bloc ré- fractaire isolant composite et des revêtements internes de fours céramiques et autres constitués par des éléments de ce genre.
Dans de nombreux fours céramiques et autres, les con- ditions de la combustion sont telles qu'une surface réfractaire isolante légère et poreuse puisse s'éroder à une cadence non
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économique sous l'effet dur gaz en cire lation margés de poussières ou sous l'effet d'une attaque sévère par les flam- mes de brûleurs à huile ou autres, l'érosio pouvant être provoquée d'une façon semerle sou;: l'effest combiné de là température et d'une attaque chimiue dans le cas de fours céramiques servant à la crisson de faïenee égaillée lorsque le procédé d'émaillage est anpliqué à l'intérieur du four par vaporisation d'un mélange chimique.
Jusqu'ici, il a été courant de construire le revêtement intérieur de fours céramiques ou autres de ce genre exposé à l'atmosphère du four en une matière réfjractaire compacte, avec utilisation d'une paroi de fond en briquas ou blocs isolants servant à réduire la perte de chaleur au travers des parois du four. Dans la plupart des cas, du fait de la nécessité d'obte- nir une construction bien stable,l'épaisseur du revêtement réfractaire compact est très supérieure à l'épaisseur théori- quement nécessaire pour protéger la paroi de fond construite en une matière réfraotaire isolante légère.
L'épaisseur mini- mum habituellement utilisée est de 11,43 cm. et, pour des fours à parois plus hautes que 106,68 cm. ou des voûtes cintrées de plus de 121,92 cm., il faut utiliser un3 épaisseur de matière réfractaire compacte plus grande.
Dans le cas de fours céramiques ou autres à fonctionne- ment intermittent qui se refroidissent à la fin de chaque opé- ration en vue de l'enlèvement de la matière traitée et du re- chargement du four, cette épaisseur de la matiére réfractaire compacte va à l'encontre du rendenent thermique, du fait de la perte de la chaleur absorbée et emmagasinée, par la matière ré- fractaire compacte à la fin de chaque cycle, chaleur qui doit être remplacée durant la période d'échanffement du cycle suivant.
Dans les fours céramiques ou autres où.1?. combustion est complé- te et où il n'y a aucun danger d'érosion ni d'attaque par la
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flamme ou par des produits chimiques, la matière réfractaire poreuse légère se comporte généralement de manière satisfai- sante même quand elle est utilisée comme revêtement de "face cha.ude", c'est-à-dire exposée aux gaz du four. Dans de nombreux cas cependant, malgré la combustion complète, la matière ré- fractaire poreuse légère se détériore par un phénomène connu sous le nom "d'effritement thermique" qui semble être dû au mouvement thermique différentiel qui se produit dans la mince couche exposée aux gaz du four et la zone de réfrigération située immédiatement derrière.
Ce phénoméne d'effritement thermique se présente surtout dans les fours où la matière réfractaire isolante légère est soumise à des échauffements et des refroidissements très rapides et l'utilisation d'une paroi en une matière réfractaire plus dense à haute capacité calorifique joue le rôle d'amortisseur par absorption, évitant ainsi un échauffement trop rapide de la matière réfractaire légère et une baisse de température trop brusque lors du refroidissement. Ce revêtement ou garniture ne doit cependant pas être rigidement fixé à la brique réfractaire légère.
Il est connu de produire une brique ou bloc réfractaire composite par moulage de deux corps simples que l'on réunit, l'un en une matière réfractaire compacte et l'autre en une ma- tière réfractaire poreuse, suivi de chauffage ou cuisson des deux corps simples de manière à établir un lien de nature céra- mique entre-leurs faces de contact. Le corps composite qui en résulte présente cependant une faiblesse à l'endroit du joint, à cause des efforts produits par les différences de dilatation à la réunion des matières réfractaires compactes et poreuses, avec, pour résultat, un manque de souplesse à haute température d'utilisation. Ce procédé de fabrication est, en outre, compliqué et coûteux.
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Il est également connu une rique ou bloc composite constitué de deux corps différents avec un revêtement ou gar- niture de, par exemple, carbure de silicium ne--croché à une paroi de fond en una matière reéractaire compacte par un mon- tage en queue d'aronde à l'endroit des faces de contact non reliées.
Les angles aigus inévitables dans un montage en queue d'aronde présentent; de très brusques changements de direction qui déterminent des zones de moindre résistance entre le sommet d'un angle et la surface plane voisine et, dans les cas où la garniture a une densité et une résistance mécanique plus fortes que la paroi de fond et présente des caractéristiques de mouva- ment thermique différentes de celles du fond, il y a danger que des fissures se produisent à haute température.
La présente invention a pour but de procurer des per- fectionnements tendant à remédier aux inconvénients précités.
L'invention procure donc une brique ou bloc composite en deux piècesséparées et comprenant un fond préformé en une @ matière réfractaire légère ou poreuse et un revêtement ou gar- niture réfractaire renouvelable préformé réunis par une liai- son par tenon et mortaise hauteur de leurs surfaces de con- tact dans laquelle la mortaise au moins s'étend d'une face exposée à la face exposée opposée, et caractérisé en ce que tous les angles en tous les points de rencontre de deux surfa- ces convergentes quelconques du tenon et de la mortaise respec- tivement sont des angles obtus, ce qui évite de très brusques changements de direction par opposition aux angles aigus.
le tenon faisant partie d'une des pièces pfréformées est de forme symétrique, disposé au centre tout le long d'une face de la pièce et ayant la forme d'une partie à côté rectiligne allant en se rétrécissant vers l'extérieur avecl'extrémité plus large prenant naissance sur la face de la piéce et temrinés par une tête en substance de iorme cylindrique, de manière à
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constituer un étranglement à la rencontre de la tata et de la partie rétrécissante prenant naissance sur ladite face, ledit étranglement ayant une largeur inférieure au diamètre de la tête et à la largeur du reste de ladite partie rétrécissante.
La mortaise pratiquée dans l'autre pièce préformée est de forme correspondante à celle du tenon de ladite première pièce et a une grandeur suffisante, en coupe transversale, pour par- mettre un verrouillage en extrémité dudit tenon dans ladite @ mortaise, grâce à quoi la tête ronde du tenon reste accrochée dans la mortaise arrondie de manière à réunir par emboîtement les deux pièces préformées par leurs faces de contact.
La forme de la brique ou bloc composite peut être telle que toutes ses faces exposées soient en substance rectangulai- res avec, de préférence, la longueur supérieure à la largeur, le revêtement ou garniture renouvelable étant attaché à l'une des deux extrémités du fond.
Le revêtement ou garniture renouvelable préformé peut être en une matière réfractaire compacte résistante à l'usure.
De préférence aussi,.le revêtement ou garniture porte le tenon tandis que le fond est pourvu de la mortaise complé- mentaire servant à recevoir le tenon.
L'invention ressortira clairement de la description donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels;
La figure 1 est une élévation d'une forme de bloc com- posite fabriqué suivant la présente invention.
La figure 2 est une vue en plan du même bloc.
La figure 3 est une vue perspective des deux pièces du bloc séparées l'une de l'autre.
La figure 4 est une élévation d'une autre forme de bloc composite, et
La,figure 5 est une vue en plan du même bloc.
La figure 6 est une élévation, partiellement en coupe, d'encore une autre forme de bloc composite.
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La fi,ure 7 est une élévation, partiellement en coupe, d'une forma encore différente de bloc composite.
La figure 8 est une vue partielle d'une paroi de four construite avec des blocs de la forme représentes aux figures 1, 2 et 3.
La figure 9 est-une vue partielle d'une voûte cintrée d'un four construit avec des blocs de la forme représentée aux figures 4 et 5.
La figure 10 est une vue partielle d'une voûte plate suspendue d'un four construit avec des blocs semblables à ceux des figures 1,2 et 3 mais légèrement modifiés en vue de la suspension.
Les figurer 11 et 12 sont des vues partielles de parois ou murs de four montrant l'utilisation dé blocs composites de la construction représentée respectivement aux figures 6 et 7.
Sur les différentes figures, les mêmes parties portent les mêmes références.
Comme les figures 1,2 et 3 le montrent, le bloc compo- site se compose d'un fond préformé 20 et d'un revêtement 21, .dans lequel le fond a une section transversale rectangulaire, avec une longueur de 22,86 cm., une largeur de Il,43 cm. et une épaisseur de 7,62 cm., une mortaise à tenon 22 étant prati- quée dans une face d'extrémité du fond avec l'axe longitudinal de la mortaise parallèle au sens de l'épaisseur;
le revêtement préformé 21 a aussi une section transversale de forme rectangu- laire à l'exception d'un tenon faisant corps 23 qui, quand il est accroché au fond 20, donne au bloc composite résultant une forme dont les dimensions sont 27,94 cm. de longueur, 11,43 cm. de largeur et 7,62 cm. d'épaisseur, la longueur du revêtement de l'avant à l'arrière où il rejoint la face d'extrémité du fond étant de 5,08 cm., avec une largeur de 11,43 cm. et une épais- aeur de 7,62 cm., de façon que le revêtement vienne à fleur des
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quatre côtés du fond.
Les dimensions, en section transversale, du tenon 23 sont 3,81 cm. de largeur à la base ou naissance se réduisant à 2,54 cm.à l'étranglement où commence la tête en substance cylindrique d'un diamètre de 3,81 cm.; la longueur du tenon est de '7,62 cm. ce qui équivaut à l'épaisseur du bloc composite.
Lors de la construction d'un mur vertical d'un four céramique ou autre, les blocs composites sont disposés les uns au-dessus des autres, comma représenté à la figure 8, de façon que l'axe longitudinal du tenon 23 et de la mortaise 22 de chaque bloc soit vertical.
Dans le cas d'une voûte cintrée comme représenté à la figure 9, chaque bloc composite a la forme en coin voulue re- présentée aux figures 4 et 5 avec la grande largeur à l'extré- mité éloignée du revêtement ou garniture du bloc composite.
Un bloc composite de voûte cintrée de ce genre peut avoir une longueur (ou hauteur) de 22,86 cm., une largeur de 11,43 cm. et une épaisseur de 7,62 cm. à sa grande extrémité et de 6,35 cm. à sa petite extrémité.
Dans le cas d'une voûte plate suspendue comme repré- sentée à la figure 10, les blocs composites sont disposés côte à côte avec l'axe du tenon et de la mortaise de chaque bloc disposé horizontalement, lesdits blocs étant suspendus à l'aide de tiges horizontales 24 qui traversent des trous alignés 25 pratiqués un dans chaque bloc d'une rangée horizontale de blocs, lesdites tiges étant elles-mêmes suspendues à des tiges supports 26 avec les trous pratiqués de façon qu'il y en ait.un à l'ex- trémité du revêtement de chaque bloc composite et de façon qu'ils soient parallèles à l'axe longitudinal de la liaison par tenon et mortaise.
Quand on désire que l'assise supérieure de blocs d'un mur de.four soit accrochée ou emboîtée dans l'assise immédiate-
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msit in:L.rz: !,' , , 3.: r:;v1te,' ;il':; 21 est renJu plus épais que le fond COÜI[)0 l'8pr'80n;,é DL1X f.i:,lll'8S 6,7 et aux fi-'ures lle lu, l'épaisseur supplémentaire ôu revêtement OQllsti tL1an:; un pro- ion:jos.-nf v-n's le bas 27 ven:::l1t s!emboîter dans la partie. creusé.: du bloc de lfn8ise i:.,'lBdlate1Y.:mt inférieure, corme le montrent les fi'-'ures 11 et 11. Dans des cas de ce genre, le tenon 23 faisant partie du revêtement 21 peut occuper toute la hauteur de la mortaise 22 pratiquée dans le fond comme le montrent les figures 7 et 12, ou bien une partie seulement de cette hauteur comme le montrent les figures 6 et 11.
Les revêtements 21 peuvent être réalisés en briques réfractaires compactes et le fond en une matière réfractaire isolante pour des températures allant jusqu'à environ 1250 0.., tandis que, dans des cas de fours à haute température jusqu'à 1500 C les revêtements peuvent être réalisés en une matière plus réfractaire comme la Sillimanite, la sillimanite-corindon ou le carbure de silicium avec un fond en une matière réfrac- taire isolante pour haute température.
De même, il serait '' . - possible dans certains cas de réaliser le revêtement en un béton réfractaire, pour des fours travaillant à des tempéra- tures relativement basses, c'est-à-dire aux environs de 1150 à 1200 C
Un bloc composite réalisé suivant l'invention permet de construire des murs de four avec des revêtements d'une épaisseur minimum ayant une résistance antiabrasive relative- ment élevée, une valeur d'isolation élevée et une faible capa- cité calorifique.
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The present invention relates to a composite insulating refractory brick or block and to internal linings of ceramic and other furnaces made of such elements.
In many ceramic and other furnaces, the conditions of combustion are such that a light, porous insulating refractory surface can erode at an unreliable rate.
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economic under the effect of hard wax gas lation polluted with dust or under the effect of a severe attack by the flames of oil burners or others, erosion can be provoked in a way to sow penny ;: l The combined effect of temperature and chemical attack in the case of ceramic furnaces for screeching scaled earthenware when the enamelling process is carried out inside the furnace by vaporization of a chemical mixture.
Heretofore, it has been common practice to construct the interior lining of ceramic or other such furnaces exposed to the furnace atmosphere of a compact refractory material, with the use of a bottom wall of briquas or insulating blocks serving to reduce heat loss through the walls of the furnace. In most cases, due to the need to obtain a very stable construction, the thickness of the compact refractory lining is much greater than the thickness theoretically necessary to protect the bottom wall constructed of a refractory material. lightweight insulation.
The minimum thickness usually used is 11.43 cm. and, for ovens with walls higher than 106.68 cm. or arched vaults longer than 48 inches, a larger thickness of compact refractory material should be used.
In the case of ceramic or other intermittently operated furnaces which cool at the end of each operation for the removal of the treated material and the reloading of the furnace, this thickness of the compact refractory will against thermal efficiency, due to the loss of heat absorbed and stored by the compact refractory material at the end of each cycle, heat which must be replaced during the exchange period of the following cycle.
In ceramic or other furnaces where.1 ?. combustion is complete and where there is no danger of erosion or attack by the
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flame or chemicals, the lightweight porous refractory generally performs satisfactorily even when used as a "hot face" coating, i.e. exposed to furnace gases. In many cases, however, despite complete combustion, the lightweight porous refractory material deteriorates by a phenomenon known as "thermal crumbling" which appears to be due to the differential thermal motion which occurs in the thin film exposed to the heat. gas oven and the refrigeration area immediately behind.
This thermal crumbling phenomenon occurs above all in furnaces where the light insulating refractory material is subjected to very rapid heating and cooling and the use of a wall made of a denser refractory material with high calorific capacity plays the role of shock absorber by absorption, thus avoiding too rapid heating of the light refractory material and too sudden a drop in temperature during cooling. This lining or lining should not, however, be rigidly attached to the lightweight refractory brick.
It is known to produce a composite refractory brick or block by molding two simple bodies which are joined together, one in a compact refractory material and the other in a porous refractory material, followed by heating or firing of the two. simple bodies so as to establish a bond of a ceramic nature between their contact faces. The resulting composite body, however, exhibits weakness at the joint location, due to the stresses produced by the differences in expansion at the meeting of the compact and porous refractories, resulting in a lack of flexibility at high temperatures. 'use. This manufacturing process is, moreover, complicated and expensive.
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It is also known a rique or composite block consisting of two different bodies with a coating or filling of, for example, silicon carbide not hooked to a bottom wall of a compact reactive material by a tail assembly. dovetail at the location of the non-connected contact faces.
The acute angles inevitable in a dovetail arrangement present; very abrupt changes of direction which determine zones of least resistance between the apex of an angle and the neighboring flat surface and, in cases where the lining has a greater density and mechanical resistance than the back wall and presents characteristics of thermal movement different from those of the bottom, there is danger that cracks will occur at high temperature.
The object of the present invention is to provide improvements tending to remedy the aforementioned drawbacks.
The invention therefore provides a composite brick or block in two separate pieces and comprising a preformed bottom made of a light or porous refractory material and a preformed renewable refractory lining or lining joined together by a tenon and mortise connection height of their surfaces. contact in which the mortise at least extends from one exposed face to the opposite exposed face, and characterized in that all the angles at all the meeting points of any two converging surfaces of the tenon and of the mortise respec- tively are obtuse angles, which avoids very abrupt changes of direction as opposed to acute angles.
the tenon forming part of one of the reformed parts is of symmetrical shape, arranged in the center along one face of the part and having the shape of a part with a rectilinear side tapering towards the outside with the end larger originating on the face of the piece and terminated by a head in substance of cylindrical elm, so as to
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constituting a constriction where the tata meets the narrowing part originating on said face, said constriction having a width less than the diameter of the head and the width of the remainder of said narrowing part.
The mortise made in the other preformed piece is of a shape corresponding to that of the tenon of said first piece and has a sufficient size, in cross section, to allow locking at the end of said tenon in said mortise, whereby the round head of the tenon remains hooked in the rounded mortise so as to join together by interlocking the two preformed parts by their contact faces.
The shape of the composite brick or block may be such that all of its exposed faces are substantially rectangular with, preferably, the length greater than the width, the revolving coating or trim being attached to one of the two ends of the bottom. .
The preformed renewable liner or liner may be of a compact wear resistant refractory material.
Also preferably, the covering or trim carries the tenon while the bottom is provided with the additional mortise serving to receive the tenon.
The invention will emerge clearly from the description given below with reference to the accompanying drawings, in which;
Figure 1 is an elevation of one form of composite block made in accordance with the present invention.
Figure 2 is a plan view of the same block.
Figure 3 is a perspective view of the two parts of the block separated from each other.
Figure 4 is an elevation of another form of composite block, and
Fig. 5 is a plan view of the same block.
Figure 6 is an elevation, partially in section, of yet another form of composite block.
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The fi, ure 7 is an elevation, partially in section, of a still different form of composite block.
Figure 8 is a partial view of a furnace wall constructed with blocks of the shape shown in Figures 1, 2 and 3.
Figure 9 is a partial view of an arched vault of a furnace constructed with blocks of the shape shown in Figures 4 and 5.
Figure 10 is a partial view of a suspended flat vault of an oven constructed with blocks similar to those of Figures 1, 2 and 3 but slightly modified for suspension.
Figures 11 and 12 are partial views of walls or oven walls showing the use of composite blocks of the construction shown respectively in Figures 6 and 7.
In the various figures, the same parts bear the same references.
As Figures 1, 2 and 3 show, the composite block consists of a preformed bottom 20 and a liner 21, in which the bottom has a rectangular cross section, with a length of 22.86 cm. ., a width of It, 43 cm. and a thickness of 7.62 cm., a tenon mortise 22 being made in an end face of the bottom with the longitudinal axis of the mortise parallel to the thickness direction;
the preformed liner 21 also has a rectangular shaped cross section with the exception of an integral tenon 23 which, when hooked to the bottom 20, gives the resulting composite block a shape measuring 27.94 cm in size . in length, 11.43 cm. in width and 7.62 cm. thick, the length of the covering from front to back where it joins the end face of the bottom being 5.08 cm., with a width of 11.43 cm. and a thickness of 7.62 cm., so that the coating comes flush with the
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four sides of the bottom.
The dimensions, in cross section, of the post 23 are 3.81 cm. of width at the base or birth reducing to 2.54 cm. at the constriction where the substantially cylindrical head begins with a diameter of 3.81 cm .; the length of the post is 7.62 cm. which is equivalent to the thickness of the composite block.
During the construction of a vertical wall of a ceramic or other furnace, the composite blocks are arranged one above the other, as shown in Figure 8, so that the longitudinal axis of the tenon 23 and the mortise 22 of each block is vertical.
In the case of an arched vault as shown in Figure 9, each composite block has the desired wedge shape shown in Figures 4 and 5 with the large width at the far end of the lining or lining of the composite block. .
Such a composite arched arch block may have a length (or height) of 22.86 cm., A width of 11.43 cm. and a thickness of 7.62 cm. at its large end and 6.35 cm. at its small end.
In the case of a flat suspended vault as shown in FIG. 10, the composite blocks are arranged side by side with the axis of the tenon and the mortise of each block arranged horizontally, said blocks being suspended using of horizontal rods 24 which pass through aligned holes 25 made one in each block of a horizontal row of blocks, said rods themselves being suspended from support rods 26 with the holes made so that there is one through the end of the coating of each composite block and so that they are parallel to the longitudinal axis of the tenon and mortise connection.
When you want the upper seat of blocks of an oven wall to be hooked or nested in the immediate seat -
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msit in: L.rz:!, ',, 3 .: r:; v1te,'; il ':; 21 is made thicker than the bottom COÜI [) 0 l'8pr'80n;, é DL1X f.i :, lll'8S 6,7 and with fi-'ures lle read, the additional thickness or coating OQllsti tL1an :; a pro- ion: jos.-nf v-n's the bottom Fri 27 ::: l1t s! fit into the game. hollow: of the block of lfn8ise i:., 'lBdlate1Y.:mt lower, as shown by fi' - 'ures 11 and 11. In cases of this kind, the tenon 23 forming part of the covering 21 can occupy the entire height of the mortise 22 made in the bottom as shown in Figures 7 and 12, or only part of this height as shown in Figures 6 and 11.
The linings 21 can be made of compact refractory bricks and the bottom of an insulating refractory material for temperatures up to about 1250 ° C., while, in the case of high temperature furnaces up to 1500 ° C. the linings can be made of a more refractory material such as sillimanite, sillimanite-corundum or silicon carbide with a base of a high temperature insulating refractory material.
Likewise, it would be ''. - possible in certain cases to carry out the coating in a refractory concrete, for furnaces working at relatively low temperatures, that is to say around 1150 to 1200 C
A composite block made according to the invention enables furnace walls to be constructed with minimum thickness linings having relatively high abrasion resistance, high insulation value and low heat capacity.