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WO2024115629A1 - Procede de reparation a chaud - Google Patents

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Publication number
WO2024115629A1
WO2024115629A1 PCT/EP2023/083663 EP2023083663W WO2024115629A1 WO 2024115629 A1 WO2024115629 A1 WO 2024115629A1 EP 2023083663 W EP2023083663 W EP 2023083663W WO 2024115629 A1 WO2024115629 A1 WO 2024115629A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
formwork
repaired
industrial installation
repair
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2023/083663
Other languages
English (en)
Inventor
Thibault Champion
Franceline Marguerite Villermaux
Christian His
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Original Assignee
Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS filed Critical Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Priority to CN202380081573.9A priority Critical patent/CN120500606A/zh
Priority to EP23813768.1A priority patent/EP4627272A1/fr
Publication of WO2024115629A1 publication Critical patent/WO2024115629A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16—Making or repairing linings ; Increasing the durability of linings; Breaking away linings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/02—Linings
    • B22D41/023—Apparatus used for making or repairing linings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/04—Blast furnaces with special refractories
    • C21B7/06—Linings for furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/14—Discharging devices, e.g. for slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/44—Refractory linings
    • C21C5/441—Equipment used for making or repairing linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16—Making or repairing linings ; Increasing the durability of linings; Breaking away linings
    • F27D1/1626—Making linings by compacting a refractory mass in the space defined by a backing mould or pattern and the furnace wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • F27D1/16—Making or repairing linings ; Increasing the durability of linings; Breaking away linings
    • F27D2001/1605—Repairing linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16—Making or repairing linings ; Increasing the durability of linings; Breaking away linings
    • F27D2001/1605—Repairing linings
    • F27D2001/161—Hot repair

Definitions

  • the present invention relates to a process for hot repair of an industrial installation, in particular an industrial installation other than a glassmaking furnace.
  • An industrial installation subjected to high temperatures conventionally comprises parts made of a refractory product, chosen according to the location where they are arranged, so as to resist local constraints, in particular chemical and/or thermal attacks linked to operation. of said industrial installation, and provide it with a satisfactory lifespan.
  • the choice can also be guided by the need not to generate defects during the operation of the industrial installation, in particular when it is a steel melting furnace. For example, in an induction furnace for melting steel, it is necessary to avoid the addition of phosphorus which weakens the steel.
  • a repair consists of filling an empty space resulting from wear of the industrial installation with a repair material, that is to say, fixing a repair material in a region initially occupied by a refractory material and which has disappeared due to wear. This region is called the “repair region”.
  • Figure 1 represents a region of an industrial installation 10 such as before wear (on the left), and after wear (on the right).
  • a region to be repaired 30 can be “hollow”, that is to say in the form of a cavity 30i, for example in a bottom wall 24. It can also be “in protrusion”, that is to say being a region 302 in the extension of a block initially projecting.
  • the region to be repaired can also pass through the wall of an enclosure, for example the side wall of a tank 31, putting the interior and exterior of the enclosure in fluid communication.
  • Such a crossing region to be repaired can in particular lead to leaks, in particular of gas or product, in particular of molten product. These leaks are dangerous and can lead to a shutdown of operations.
  • the repair region 30a is an example of a through repair region, created in a side wall 22.
  • a region to be repaired is an empty space, that is to say devoid of refractory material, partially delimited by one or more refractory parts of the industrial installation
  • a formwork is conventionally produced in order to materialize the region to be repaired and to produce, possibly with the refractory part(s), a mold capable of retaining the repair product before it hardens.
  • the formwork elements for example in the form of plates, flat or not, are conventionally held by accessories in a service position in which they define said mold.
  • the formwork comprises or consists of a part placed on the side where the wear initially occurred. This part of the formwork is called “inner formwork”. For example, to repair the wall of a furnace enclosure made of refractory blocks, an interior formwork is placed to delimit, inside the enclosure, the region to be repaired.
  • the formwork may also include a part outside the enclosure, or "external formwork", in order to prevent the repair material from escaping into the enclosure. outside the enclosure.
  • the exterior part of the formwork is classically a veneer.
  • a “hot” repair is a repair that is carried out at a temperature typically above 250°C. Repairing hot therefore only requires a limited reduction in temperature, or even no reduction in temperature, which considerably limits the duration of interruption in the operation of the industrial installation, or even eliminates it.
  • the region to be repaired is often difficult to access, which makes it difficult to create interior formwork for certain regions to be repaired.
  • introduction of interior formwork elements may require providing passages through the wall of the enclosure.
  • no operator can sometimes enter the enclosure.
  • the operation of installing the interior formwork must therefore be carried out at a distance from the region to be repaired.
  • the bulk and weight of the interior formwork elements can therefore considerably slow down the construction of the formwork.
  • the mold is then filled with repair product, conventionally using a pump.
  • the repair product undergoes a sudden rise in temperature as it enters the mold, leading in particular to a reduction in its ability to flow. It is therefore difficult to fill the mold evenly.
  • the interior formwork is made of metal and is cooled by circulating water. After the repair product has hardened, the interior formwork is removed.
  • the present invention aims to satisfy, at least partially, this need.
  • the invention proposes a method for hot repair of a region of an industrial installation at a temperature above 250°C, in particular inside an enclosure of the industrial installation, in particular inside of an enclosure of an industrial furnace, called a "region to be repaired", the industrial installation being preferably different from a glassmaking furnace, said method comprising the following steps: a) installation of a formwork in a position of service, so as to make a mold around the region to be repaired; b) filling, preferably by casting, of the mold with a repair product, at least part of the formwork being made of a Ceramic Matrix Composite (CMC).
  • CMC Ceramic Matrix Composite
  • a CMC does not significantly modify the quality of the product manufactured in said installation when it is brought into contact with said product, and/or does not does not significantly modify the operation of said industrial installation, and therefore does not require removal of the formwork at the end of the repair.
  • - is light, which makes it easier to handle, - is easy to conform to complex geometries, which allows precise adaptation to the configuration of the region to be repaired.
  • a CMC resists thermal shock well, which in particular allows hot repair without damaging the formwork elements when they are introduced into an enclosure of the industrial installation.
  • the invention thus allows a particularly rapid return to production of the industrial installation.
  • an element configured to transfer molten metal, in particular from a furnace for melting said metal, said element being able to be physically separated from said furnace;
  • a retention tank intended to retain a molten product at a temperature above 250°C, particularly in the event of accidental spillage of said product;
  • the method comprises, after step b), a step 5) of sintering the repair product introduced into the mold in step b), the sintered repair product obtained being made up of a plurality of constituents, the content mass of any constituent of the sintered repair product present in a mass content greater than 5%,
  • At least one element of said formwork has the shape of a part of the industrial installation which was projecting before said part disappeared through wear;
  • the manufacture of the formwork includes taking an impression on a replica, at least partial, of said industrial installation as before the wear leading to the region to be repaired;
  • the formwork is entirely made of a ceramic matrix composite
  • At least one element of the formwork made of a ceramic matrix composite has through holes and/or recesses arranged so as to be filled by the repair product during step b);
  • the mass of a formwork element preferably the mass of more than 50% by number of the formwork elements, preferably the mass of each of the formwork elements is greater than 3 kg, preferably greater than 4 kg and/or preferably less than 50 kg, preferably less than 40 kg, preferably less than 30 kg, preferably less than 20 kg;
  • the largest dimension of a formwork element preferably more than 30% by number of the formwork elements, preferably more than 50% by number of the formwork elements is greater than 400 mm, preferably greater than 600 mm and preferably less than 1600 mm, preferably less than 1400 mm;
  • - comprise(s) a matrix composed of more than 90% of oxides and/or carbides and/or nitrides and/or at least one oxynitride compound of at least the elements Si, Al and N, in particular of a sialon, in mass percentage, and/or
  • step 3 preferably, in particular when the process includes a step 3), increasing and maintaining the temperature of the industrial installation between 400°C and 1400°C in order to sinter the repair product;
  • the industrial installation comprises an enclosure containing a fluid product, preferably a powdery or molten product, in particular a molten metal, and said process comprises, before step a), the following step:
  • step b) if the region to be repaired is, at least partially, delimited by a surface of the industrial installation in contact with said fluid product, emptying, at least partially, of said enclosure so as to expose said region to be repaired; and, after step b), the following step:
  • the industrial installation comprises an enclosure containing a fluid product, preferably a powdery or molten product, in particular a molten metal, and said process comprises, before step a), the following steps:
  • step b) 1) if the region to be repaired is, at least partially, delimited by a surface of the industrial installation in contact with said fluid product, emptying, at least partially, of said enclosure, so as to expose said region to be repaired; 3) reduction of the temperature in the region to be repaired to a temperature above 250°C; and, after step b), the following steps:
  • step 3 the temperature in the region to be repaired is reduced to a temperature greater than 900°C and less than 1500°C;
  • said method comprises a step of rinsing the region to be repaired after exposure of the region to be repaired;
  • At least one element of the formwork has the shape of a part of the industrial installation which was projecting before said part disappeared through wear and, preferably, the manufacture of the formwork includes taking an imprint on a replica of said part of said industrial installation before wear;
  • the interior formwork comprises a ceramic plate, preferably in the form of a ceramic matrix composite, having two large faces substantially parallel to each other, the ratio of the surface of a large face (in cm 2 ) on the thickness (in cm, measured between the two large faces) being greater than 30 cm, preferably greater than 50 cm, preferably greater than 100 cm, preferably greater than 200 cm, preferably greater than 500 cm, preferably greater than 1000 cm, preferably greater than 2000 cm, and/or less than 250000, preferably less than 200000, preferably less than 150000, preferably less than 100000, preferably less than 50000, preferably less to 10000, preferably less than 8000, preferably less than 5000, each large face of the plate preferably having a surface area greater than 1000 cm 2 , preferably greater than 1500 cm 2 , preferably greater than 2000 cm 2 , preferably greater than 2500 cm 2 , and/or less than 10000 cm 2 , preferably less than 8000 cm 2 , preferably less than 5000 cm 2 ;
  • the region to be repaired is at least partly delimited by a side wall and/or a bottom wall of an enclosure, for example of a tank intended to contain a molten product, said formwork comprising or being constituted by formwork interior installed inside said enclosure in step a); - the enclosure is closed and inaccessible to an operator;
  • the region to be repaired is at least partly delimited by a casting channel.
  • the characteristics described in the context of formwork in general are applicable, in the particular case of repairing an enclosure, in particular a tank, to interior formwork, whether the formwork used to repair the enclosure comprises or not an exterior formwork, and whether the possible exterior formwork is in a CMC or not.
  • at least one element of the interior formwork may have the shape of a part of the enclosure which was projecting towards the interior of said enclosure before said part disappeared through wear, the manufacture of the interior formwork may include a taking an imprint on a replica of the part of said unworn enclosure.
  • the interior formwork may be abandoned in the region to be repaired after said repair.
  • the invention also relates to an industrial installation, in particular an industrial oven, comprising at least one region repaired according to a method according to the invention.
  • FIG. 4 represents an example of an interior formwork element comprising through holes
  • FIG 5 schematically represents a casting channel for liquid cast iron (or “runner” in English), before wear, after wear and at the end of step b).
  • enclosure we mean a part of an industrial installation which defines a room.
  • An enclosure is delimited laterally by a side wall, the shape of which is not restrictive, by a bottom wall, and optionally by a vault wall.
  • the side wall, the bottom wall and the vault wall may have one or more openings for access to the chamber.
  • tank we mean an enclosure which, in service, contains a molten product, in particular a molten metal.
  • closed tank or enclosure we mean a tank or enclosure into which an individual cannot enter while in service.
  • the invention is particularly well suited to the repair of an enclosure, in particular a tank, but is not limited to this embodiment.
  • a “formwork” is a part of the “mold” into which the repair product is introduced.
  • H generally results from an assembly of one or more “formwork elements” and a positioning of the assembled formwork element(s) in the “service position”.
  • the part of the mold defined by the formwork is completed with part of the industrial installation so as to constitute the mold.
  • the portion of the interior surface of an enclosure that has been worn away can complete the formwork to delineate the area to be repaired.
  • a formwork includes “accessories”, used to assemble and fix the formwork elements in the service position, and which are not in contact with the repair material during the repair.
  • formwork elements are parts that come into contact with the repair material during the repair.
  • the area to be repaired can be compartmentalized using partitions.
  • a partition is considered a formwork element.
  • a “passage” is a hole which passes through a wall, for example thus connecting the interior and exterior of an enclosure, for example a tank, a carbon black reactor, or a combustion chamber. It can result from wear of the wall or be provided, for example for the introduction of formwork elements through the wall.
  • the “equivalent diameter” of a surface is the diameter of a disk with the same area as this surface.
  • a dry particulate mixture is called an “unshaped product”.
  • refractory material a material having a melting temperature greater than 1500°C. This definition is commonly used by those skilled in the art and cited in “Refractory materials and technical ceramics (elements of ceramurgy and technology)”, G. Aliprandi, stabilis Septima Paris, 1979. This work also gives on pages 297 to 301 some examples of refractory materials, including oxides, carbides and nitrides.
  • glass transition temperature of a glass, we mean the temperature at which said glass passes from the solid state to the viscous state.
  • the glass transition temperature can be determined by differential thermal analysis (DTA).
  • the glass transition temperature is the temperature at which said glass has a viscosity substantially equal to 10 12 Pa.s.
  • a glass is conventionally considered “in the solid state” at a temperature below its glass transition temperature.
  • hot binder is meant a constituent having a melting temperature greater than 600°C, and capable of binding together, after hardening under the effect of a drop in temperature, the particles with which it has been mixed.
  • maximum size the 99.5 (099.5) percentile of a powder, this percentile corresponding to the mass percentage of 99.5%, on the cumulative particle size distribution curve of the powder particle sizes, the particle sizes being classified in ascending order.
  • Particle size distributions and maximum size can be determined using a laser particle size analyzer.
  • the laser particle size analyzer can be a Partica LA-950 from the company HORIBA.
  • self-pourable hot we mean a repair product capable of spreading under its own weight, and of filling the mold without leading to segregation, in a temperature range between 250°C and 1550° vs. It is considered that there is segregation when the casting face of the product obtained after placement of the repair product and sintering has a surface layer of laitance extending, from said casting face, to a depth of 3 mm or more . This surface layer of laitance can easily be revealed after drying or sintering of the product, the sawing being carried out in a plane perpendicular to the casting face.
  • Ceramic Matrix Composite we conventionally mean a ceramic composed of a ceramic textile stiffened by a ceramic matrix.
  • a “textile” is an assembly of fibers, possibly a thread, in particular an assembly of threads.
  • the textile typically represents between 20% and 80% of the volume of a CMC, the complement to 100% being the matrix.
  • volume to be considered is that of the object defined by its exterior surface, that is to say it includes the empty spaces inside the object.
  • a “fiber” is a filament whose length is greater than 5 times its equivalent diameter.
  • the “equivalent diameter” of a fiber is the diameter of a disk with the same surface area as its cross section at mid-length.
  • the fibers can be assembled in a disorderly manner, as in felt or paper, or in one or more preferred directions, preferably in the form of threads, themselves preferably in the form of one or more fabrics.
  • a thread of a textile can be
  • single yarn which is an assembly of fibers which, in cross section, comprises more than 10 and preferably less than 500,000 fibers, and whose length is greater than 5 times the diameter, or
  • a textile can be in particular:
  • a “fabric” is made up of a network of parallel warp threads and weft threads crossing said network transversely.
  • a “knit” is made up of a network of threads in the form of loops.
  • a “tablecloth” is made up of a set of parallel wires.
  • ceramic we mean a product that is neither metallic nor organic. In the context of the present invention, carbon is considered to be a ceramic product.
  • SiAlON is an oxynitride compound of at least the elements Si, Al and N, in particular a compound respecting one of the following formulas:
  • - x is greater than or equal to 0, greater than 0.05, greater than 0.1 or greater than 0.2, and less than or equal to 1, less than or equal to 0.8 or less than or equal to 0.4,
  • - y is greater than or equal to 0, or greater than 0.1, greater than 0.3 or greater than 0.5, and less than or equal to 1,
  • - u is greater than 0, greater than 0, 1 or greater than 0.2, and less than or equal to 1 or less than or equal to 0.7,
  • - v is greater than 0, greater than 0.1, greater than 0.2 or greater than 0.5, or greater than 0.7, and less than or equal to 1,
  • Me x Sii2-(m+n)Al(m+n)OnNi6-n with 0 ⁇ x ⁇ 2
  • SiAlONs following this formula are generally called “ex’ - SiAlON” or “SiA10N-Cx’”.
  • a method according to the invention is used for hot repair of a region of an industrial installation.
  • the industrial installation is chosen from:
  • an iron or steel melting furnace an iron or steel melting furnace, and part of such a furnace, in particular an electric arc furnace (or “electrical arc furnace” in English), a submerged arc furnace (or
  • a furnace for melting a non-ferrous metal in particular an aluminum melting furnace, a magnesium melting furnace, a copper melting furnace;
  • an ore reduction furnace in particular an iron ore reduction furnace
  • an incinerator in particular a domestic waste incinerator, a household waste incineration boiler;
  • a gasifier in particular a coal gasifier, a petroleum coke gasifier, a biomass gasifier;
  • a reformer in particular a methane reformer or a secondary reformer
  • a retention tank intended to retain a product at a temperature above 250°C in the event of accidental spillage of said product
  • a boiler in particular a thermal power station boiler.
  • the region to be repaired can in particular be located in a wall of the industrial installation, for example in the side wall of an enclosure, for example of a tank, of said industrial installation, in particular a wall of a closed enclosure, in particular of a closed tank.
  • the invention is particularly useful for repairing a side wall 22 of an enclosure. It is then necessary to retain the repair product to prevent it from flowing out due to gravity. This problem does not generally arise when repairing the back wall of the enclosure.
  • the use of ceramic formwork elements, in particular in the form of plates, and in particular of a ceramic in the form of a CMC, advantageously makes it possible to produce formwork which does not need to be cooled. This formwork can therefore be lighter (in particular if it is made using thin plates).
  • this formwork is very quick to install and does not need to be dismantled. The downtime of the industrial installation for repair is advantageously reduced.
  • the formwork can be of complex shape.
  • the region to be repaired may have the shape of a cavity, through or not, for example a depression region, in particular due to wear, for example opening towards the inside of an enclosure of the industrial installation .
  • Figure 2 illustrates an example of a method according to the invention.
  • the method comprises a step 1) of emptying, at least partially, said enclosure so as to expose said region to be repaired.
  • the fluid product may in particular be in liquid form or in powder form, for example in the form of ashes.
  • Emptying can be carried out using any technique known to those skilled in the art. For example, it is possible to evacuate the fluid product, in particular the molten product or the ashes through passages, for example pierced in the bottom wall of the enclosure or created by the dismantling of one or more electrodes or one or more burners.
  • Step 1) is optional for the repair of an enclosure whose part to be repaired is exposed, for example a part to be repaired which is not in contact with a fluid product, in particular with a molten product or with ashes. , for example for the repair of a vault wall, or a wall of a turbine chamber, or a ceramic firing kiln.
  • step 2) optional, the region to be repaired is rinsed, that is to say cleared of a large quantity of product residue with which it was in contact during use of the industrial installation. , using any conventional technique.
  • a suitable product is sprayed, in particular to fluidize the residues of the product with which it has been in contact during use, so that the evacuation of said residues is more effective. easy.
  • spraying sodium carbonate is well suited to fluidizing a metallurgical slag residue.
  • the temperature in the region to be repaired can be reduced to a temperature above 250°C, preferably above 400°C, preferably above 500°C, preferably above 600° C, preferably greater than 700°C, preferably greater than 800°C, preferably greater than 900°C, and preferably less than 1550°C, preferably less than 1500°C, or even less than 1450°C or 1400°C.
  • the repair product used in step b) contains a hot binder, and in step 3), the temperature in the region to be repaired is reduced to a temperature at which the hot binder n It is not in a solid state.
  • the hot binder is a glass
  • the temperature is reduced to a temperature which remains higher than the glass transition temperature of said glass.
  • Said glass is preferably chosen so that its glass transition temperature is between 600°C and 1350°C, preferably between 900°C and 1350°C, preferably between 1000°C and 1300°C, preferably between 1150°C. °C and 1250°C.
  • step 4 the repair product is put in place following steps a) and b).
  • step a) the region to be repaired is delimited using formwork 32, so as to constitute, with the industrial installation, in particular an industrial oven, a mold for the repair product.
  • the formwork 32 comprises, or even consists of ( Figure 3), an interior formwork 32i, which delimits the mold inside the industrial installation.
  • the interior formwork follows in particular the opening of the regions to be repaired 30i in the form of a cavity.
  • the formwork 32 When the region to be repaired crosses a wall of the industrial installation, in particular the wall of an enclosure, for example the wall of a tank containing, in service, molten product, it opens through interior and exterior openings onto of the interior and exterior faces of the wall, respectively.
  • the formwork 32 then preferably comprises an exterior formwork, not shown, which delimits the exterior opening of the region to be repaired.
  • the interior and exterior forms retain the repair product before it is hardened, preferably sintered, so that it does not escape through the interior and exterior openings, respectively.
  • At least part of the interior formwork preferably the entire interior formwork, is made of a CMC.
  • At least part of the exterior formwork, or even all of the exterior formwork, is made of a CMC.
  • the exterior formwork is made of a CMC, preferably identical to that of the interior formwork.
  • the manufacture of a CMC can be carried out by any conventional method.
  • the person skilled in the art knows how to adjust the parameters of the process chosen for the manufacture of the CMC, and in particular determine the particle size of the raw materials, the water content during shaping, and the sintering temperature if the CMC is sintered.
  • the manufacture of a CMC may in particular comprise the following steps: i) arrangement, on or in a textile, of a slip capable of forming a ceramic matrix after consolidation; ii) before or after step i), shaping the textile; iii) consolidation of the preform obtained after the previous steps, preferably by drying and/or sintering, so as to form said matrix and obtain the CMC.
  • the textile is a set of fibers, preferably assembled in the form of threads, a thread typically comprising several hundred to several thousand fibers.
  • the fibers, preferably the threads preferably have a length greater than 50 mm, or even greater than 100 mm.
  • the fibers, preferably the yarns are arranged in the form of at least one fabric.
  • the textile may in particular have the form of a felt of unordered threads and/or fibers, of a sheet, for example a sheet made up of threads extending substantially parallel to each other (said yarns being called “unidirectional yarns”), a knitted fabric, a fabric (i.e. a woven textile) or a stack of one or more felts and/or webs, and/ or knits and/or fabrics.
  • a felt of unordered threads and/or fibers of a sheet, for example a sheet made up of threads extending substantially parallel to each other (said yarns being called “unidirectional yarns”), a knitted fabric, a fabric (i.e. a woven textile) or a stack of one or more felts and/or webs, and/ or knits and/or fabrics.
  • the textile preferably has the shape of a felt or a fabric or a tablecloth or a stack of felt(s) and/or tablecloth(s) and/or fabric(s).
  • the stacking of fabrics and/or tablecloths can be carried out in such a way that the threads of the different fabrics or tablecloths extend substantially all in the same direction, or in 2, 3, 4, 5 or 6 different directions, in function in particular of the desired mechanical properties.
  • At least a part, preferably all of said ceramic fibers of the textile, optionally assembled in the form of single and/or assembled threads, are:
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of oxides, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a material other than an oxide.
  • said ceramic fibers of the textile comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of oxides are:
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of oxides and having a chemical analysis such as SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 50%, preferably SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 60%, even SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 70%, even SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 80%, even SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 90%, in percentage by mass, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of oxides and having a chemical analysis such as SiCL > 70%, preferably SiCL > 80%, preferably SiCL > 90%, or even SiCL > 99%, in percentage by mass, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of oxides and having a chemical analysis such as AI2O3 > 65%, preferably AI2O3 > 70%, even AI2O3 > 80%, even AI2O3 > 90%, or even AI2O3 > 95%, in percentage by mass.
  • At least a part, preferably all of said ceramic fibers are:
  • - fibers composed of more than 95%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably substantially 100% by mass of alumina, and/or
  • - fibers composed of more than 95%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably substantially 100% by mass of silica, preferably composed of more than 95%, preferably more than 98%, amorphous silica, and/or
  • - fibers composed of more than 95%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably substantially 100% by mass of mullite and corundum, and/or
  • - fibers composed of more than 95%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably substantially 100% by mass of glass, preferably washed, and/or
  • said ceramic fibers of the textile comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a different material of an oxide are:
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a carbide, preferably chosen from silicon carbide, boron carbide and mixtures thereof, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a boride, preferably a boride of titanium, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a nitride, preferably a nitride of silicon, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of carbon.
  • said ceramic fibers of the textile comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a different material of an oxide are:
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of silicon carbide, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of carbon.
  • At least a part, preferably all of said ceramic fibers are fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of oxides.
  • At least a part, preferably all of said ceramic fibers are fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a material other than an oxide.
  • substantially all the fibers have the same composition.
  • the arrangement of the slip on or in the textile can be for example by impregnation.
  • Said stack can be produced by pressing, or under vacuum, preferably after impregnation.
  • the manufacture of slip is well known to those skilled in the art.
  • the slip is conventionally a suspension, for example of an aqueous base or an organic solvent, containing
  • ceramic particles and/or precursors of ceramic particles that is to say compounds transforming into ceramic particles during the manufacture of the CMC, and in particular hardening, in particular sintering, and
  • composition of the slip, the size distribution of the ceramic particles or ceramic precursors and the mineral charge of the slip are adapted to the type of fibers and the shaping technique.
  • the slip can be placed on or in the textile, in particular by direct lamination, by infusion, injection, infiltration or deposition, under atmospheric pressure or under higher pressure or under vacuum, at room temperature or at a higher temperature.
  • step ii) the textile obtained, preferably impregnated with the slip, is shaped.
  • the desired form is preferably the final form of the CMC.
  • the shape can however be modified after hardening of the matrix, for example by machining or by deformation.
  • the textile is shaped so that the shape of the CMC is adapted so that, after installation of the formwork, the repair material only replaces the material which has been extracted by wear , preferably replaces all the material which has been extracted by wear.
  • the shape can be given by making, with the textile (before or preferably after introduction of the slip), an imprint on a reproduction of the part to be repaired of the industrial installation before wear.
  • the mold is then a “negative” of the region to be repaired.
  • the CMC can be carried out by depositing the textile, preferably in the form of a fabric or a superposition of several fabrics, on a replica of said casting channel , before or after impregnation with the slip but before consolidation, so that this textile matches the surface of the casting channel, at least in the region corresponding to the region to be repaired.
  • the use of a CMC advantageously makes it possible to easily produce complex shapes, which may not be developable.
  • the repair thus makes it possible to precisely reconstruct the initial profile of the surface of the industrial installation, in particular of the interior surface of an enclosure, for example a tank, of the industrial installation.
  • CMC can be manufactured by placing prepregs on top of each other, each made up of a fabric impregnated with a slip of ceramic particles.
  • the prepregs are flexible, so they can take the desired shape.
  • step iii) the consolidation, preferably by sintering, is preferably carried out before installation of the formwork, which facilitates this installation.
  • the CMC has one or more of the following optional characteristics:
  • the CMC is preferably sintered
  • the CMC preferably has an open porosity, measured by imbibition, according to the principle of Archimedes' thrust, greater than 10%, preferably greater than 15%, preferably greater than 20%, preferably greater than 25% , preferably greater than 30%, and preferably less than 50%, preferably less than 45%, preferably less than 40%; - preferably, the CMC comprises more than 20%, preferably more than 25%, preferably more than 30%, preferably more than 40%, preferably more than 50%, preferably more than 60% and/or less 80%, preferably less than 70% by volume of fibers;
  • At least a part, preferably all of the ceramic fibers of the CMC are fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99% .5% by mass of oxides;
  • At least a part, preferably all of the ceramic fibers of the CMC are fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99% .5% by mass of a material other than an oxide;
  • the CMC matrix is composed of more than 90%, preferably more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass
  • the CMC has an apparent density greater than 1.0 g/cm 3 , preferably greater than 1.20 g/cm 3 , preferably greater than 1.40 g/cm 3 and/or less than
  • the CMC consists of oxides for more than 90% of its mass, preferably for more than 95% of its mass, preferably for more than 98% of its mass, preferably for more than 99% of its mass, preferably for more than 99.5% of its mass.
  • the CMC has one or more of the following optional and preferred characteristics:
  • the CMC comprises fibers, said fibers being composed of oxides for more than 90%, preferably for more than 95%, preferably for more than 97%, preferably for more than 98%, preferably for more than 99 %, preferably for more than 99.5% by mass;
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of oxides and having a chemical analysis such as SiCh + AI2O3 + Z1O2 > 50%, preferably Si ⁇ 2 + AI2O3 + Z1O2 > 60%, even SiC + AI2O3 + Z1O2 > 70%, even SiCh + AI2O3 + ZrCh > 80%, or even S1O2 + AI2O3 + Z1O2 > 90%, in percentage by mass, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of oxides and having a chemical analysis such as SiCh > 70%, preferably SiCh > 80%, preferably SiC > 90%, or even SiC > 99%, as a percentage by mass, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of oxides and having a chemical analysis such as AI2O3 > 65%, preferably AI2O3 > 70%, even AI2O3 > 80%, even AI2O3 > 90%, even AI2O3 > 95%, even AI2O3 > 97%, even AI2O3 > 98%, as a percentage by mass;
  • the matrix of said CMC is composed of oxides for more than 90%, preferably for more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99 .5% by mass;
  • the CMC matrix is substantially made up of oxides
  • the CMC matrix comprises AI2O3 and/or S i O2 and/or Z1O2 and/or Cr2 ⁇ 3;
  • the CMC matrix comprises AI2O3 and SiCh;
  • the AI2O3 content in the CMC matrix is greater than 65%, preferably greater than 70%;
  • the Si O2 content in the CMC matrix is greater than 15%, preferably greater than 20% and/or less than 35%, preferably less than 30%;
  • the Si O2 content in the CMC matrix is greater than 60%, preferably greater than 70%, preferably greater than 80%;
  • the content of oxides other than AI2O3 and SiCh in the CMC matrix is less than 3%, preferably less than 2%, of preference less than 1%;
  • the total content of AI2O3 and SiCh in the CMC matrix is greater than 80%, preferably greater than 85%, preferably greater than 90%, preferably greater than 95%, as a percentage by mass based on the mass of the matrix;
  • the silica of the CMC matrix is amorphous
  • the CMC has a total mass content SiCh+AhCh+ZrCh+C ⁇ Ch greater than 80%, preferably greater than 85%, preferably greater than 90%, preferably greater than 95%, preferably greater than 97%, preferably greater than 97%. More preferably, the CMC has a total SiCh+AhCh mass content greater than 80%, preferably greater than 85%, preferably greater than 90%, preferably greater than 95%, preferably greater than 97%, preferably greater 97%;
  • the CMC presents the following chemical analysis, in percentage by mass and for a total of 100%:
  • the CMC is preferably amorphous, and presents the following chemical analysis, in percentage by mass and for a total of 100%:
  • - SiC>2 > 95%, preferably > 96%, preferably > 97%, preferably > 98%, preferably > 99%.
  • the CMC consists of a material other than an oxide, for more than 90% of its mass, preferably for more than 95% of its mass, preferably for more than 98% of its mass. mass, preferably for more than 99% of its mass, preferably for more than 99.5% of its mass.
  • the CMC has one or more of the following optional and preferred characteristics:
  • the CMC comprises fibers, said fibers being composed of a non-oxide material for more than 90%, preferably for more than 95%, preferably for more than 97%, preferably for more than 98%, preferably for more than 99%, preferably more than 99.5% by mass;
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of carbon, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a carbide, preferably chosen from silicon carbide, boron carbide and mixtures thereof, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a boride, preferably a boride of titanium, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a nitride, preferably a nitride of silicon, and/or
  • - fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of carbon.
  • the CMC has one or more of the following optional and preferred characteristics:
  • said ceramic fibers of the textile comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a material different from an oxide are fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of silicon carbide, and/or fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of carbon;
  • the matrix of said CMC is composed of more than 90%, preferably more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a material other than an oxide, preferably chosen from carbides, borides, nitrides, SiAlON and mixtures thereof;
  • the CMC matrix comprises, or even consists of, silicon carbide, silicon nitride, metallic silicon, or a mixture of these;
  • the CMC comprises fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99% .5% by mass of silicon carbide, and/or fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of carbon, and a matrix composed of more than 90%, preferably more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, of preferably more than 99.5% by mass of silicon carbide, silicon nitride, metallic silicon, and mixtures thereof.
  • the matrix is preferably composed, for more than 90%, preferably for more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass, of silicon carbide or of a mixture of silicon carbide and metallic silicon or of a mixture of silicon carbide and silicon nitride;
  • the silicon carbide of the matrix is a recrystallized silicon carbide.
  • the CMC comprises
  • - fibers composed of a non-oxide material for more than 90%, preferably for more than 95%, preferably for more than 97%, preferably for more than 98%, preferably for more than 99%, preferably for more than 99.5% by mass and
  • - a matrix composed of oxides for more than 90%, preferably for more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% in mass.
  • the CMC has one or more of the following optional and preferred characteristics:
  • fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of carbon and/or fibers comprising more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of carbide, preferably silicon carbide, and/or
  • the CMC matrix includes, or even consists of, AI2O3 and/or SiO 2 and/or Z1O2 and/or Cr 2 O 3 ;
  • the CMC matrix comprises, or even consists of, AI2O3 and SiO 2 ;
  • the AI2O3 content in the CMC matrix is greater than 65%, preferably greater than 70%;
  • the SiO 2 content in the CMC matrix is greater than 15%, preferably greater than 20% and/or less than 35%, preferably less than 30%;
  • the SiCh content in the CMC matrix is greater than 60%, preferably greater than 70%, preferably greater than 80%;
  • the content of species other than Al2O3 and SiCh in the CMC matrix, as a percentage by mass based on the matrix, is less than 3%, preferably less than 2%, preferably less than 1%;
  • the total content of AI2O3 and SiCh in the CMC matrix is greater than 80%, preferably greater than 85%, preferably greater than 90%, preferably greater than 95%, as a percentage by mass based on the matrix;
  • the silica of the CMC matrix is amorphous.
  • the CMC comprises
  • - fibers composed of oxides for more than 90%, preferably for more than 95%, preferably for more than 97%, preferably for more than 98%, preferably for more than 99%, preferably for more than 99.5% by mass, and
  • a matrix composed of more than 90%, preferably more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass of a material other than an oxide, preferably chosen from carbon, carbides, borides, nitrides, and SiAlON.
  • the CMC preferably has one or more of the following optional characteristics:
  • the CMC comprises fibers having a chemical analysis such as SiCh + AI2O3 + Z1O2 > 50%, preferably SiC + AI2O3 + Z1O2 > 60%, or even SiCh + AI2O3 + Z1O2 > 70%, or even SiCh + AI2O3 + Z1O2 > 80 %, or even SiC + AI2O3 + Z1O2 > 90%, in percentage by mass;
  • the CMC comprises fibers presenting a chemical analysis such as
  • the CMC comprises fibers having a chemical analysis such as AI2O3 > 65%, preferably AI2O3 > 70%, even AI2O3 > 80%, even AI2O3 > 90%, even AI2O3 > 95%, even AI2O3 > 97%, even AI2O3 > 98%, as a percentage by mass;
  • the CMC matrix is preferably composed, for more than 90%, of ZI preferably more than 95%, preferably more than 97%, preferably more than 98%, preferably more than 99%, preferably more than 99.5% by mass, of silicon carbide or a mixture of silicon carbide and metallic silicon or a mixture of silicon carbide and silicon nitride
  • the CMC is chosen so as to present a chemical analysis close to that of the material of the industrial installation which delimits the region to be repaired, preferably so that the content of any constituent of the sintered repair product present in a mass content greater than 5%, differs by less than 20%, preferably less than 10%, from the content of said constituent in said material.
  • the formwork is then installed by assembling its elements.
  • the interior formwork elements can be introduced through a passage which opens inside the enclosure, in the region to be repaired or not.
  • the interior formwork elements which have two large opposite faces can be held by the large face which, in the service position is exposed inside the industrial installation, or by the large opposite face .
  • At least one element of the formwork, in particular the interior formwork, in a CMC has through holes and/or recesses. Filling these holes and recesses with the repair product during step b) advantageously allows better immobilization of the interior formwork and makes it possible to reduce the thermal gradient in the repair product during step 5).
  • the average equivalent diameter of the holes is greater than 8 mm and preferably less than 20 mm, preferably less than 15 mm.
  • said CMC formwork element is in the form of a grid, the holes being preferably distributed evenly, the total surface area of the holes representing more than 10%, preferably more than 15% and preferably less than 50%, preferably less than 40% of the interior surface of said formwork element, that is to say the surface participating in the definition of the mold around the region to be repaired (surface of the holes and of the material of the grid).
  • said holes are located on the lower two thirds of said formwork element, and preferably distributed homogeneously. More preferably, in said embodiment, the total surface of the holes represents more than 1% and less than 5% of the interior surface of said formwork element (surface of the holes and of the material of said formwork element).
  • through holes and/or recesses can be carried out by any technique known to those skilled in the art.
  • through holes can be made by drilling or cutting under a water jet of the CMC obtained after sintering.
  • the through holes and/or recesses can also be made on the textile, preferably a woven one, before coating with the slip.
  • the seal between the formwork, in particular the interior formwork, and the surface of the industrial installation defining the region to be repaired is increased by placing a sheet of ceramic fibers between said formwork and said surface.
  • Figure 3 illustrates an example of interior formwork according to the invention.
  • the interior formwork 32i and in particular three adjacent panels 35i and 352 and 35a held in position by means of metal clamps 39, wedging bricks 43 and cooled tubes 45.
  • Repair product 47 filled the region to repair 301 delimited by the surface of the worn region and the interior formwork.
  • the repair product can be introduced into the area to be repaired, for example via a water-cooled cane.
  • step b) the mold which delimits the region to be repaired is filled with a repair product, preferably by casting.
  • the repair product may be a conventional repair product and may be prepared by any known technique.
  • the repair product is the result of wetting an unshaped product.
  • Said humidification can be carried out using any known technique, for example in a mixer.
  • the person skilled in the art knows how to determine the quantity of solvent, preferably water, to be used to moisten the unshaped product and obtain the repair product.
  • the unshaped product may be in particular:
  • the maximum particle size of the repair product or, equivalently, of the unshaped product is less than 10 mm, preferably less than 8 mm, preferably less than 6 mm.
  • the particle size distribution of the repair product or, equivalently, of the unshaped product is preferably determined so that the repair product is self-pourable when hot.
  • the repair product is chosen so as to present, after sintering, a chemical analysis close to that of the material of the industrial installation which delimits the region to be repaired, preferably so that the mass content of any constituent of the product sintered repair present in a mass content greater than 5%, differs by less than 20%, preferably by less than 10%, from the content of said constituent in said material.
  • the repair product is chosen so as to present, after sintering, a chemical analysis close to that of the CMC of the formwork elements, preferably so that the mass content of any constituent of the sintered repair product present in a mass content greater than 5%, differs by less than 20%, preferably less than 10%, from the content of said constituent in said CMC.
  • the unshaped product used to manufacture the repair product is preferably Pural T concrete.
  • the repair product can be brought to the region to be repaired using any technique known to those skilled in the art.
  • one or more passages can be made to facilitate this access.
  • These passages advantageously allow the introduction of a device for conveying the repair product, for example a cooled cane, to the region to be repaired.
  • the repair product is pumped by means of a pump producing a suction pressure preferably less than or equal to 180 bar and preferably conveyed to the region to be repaired by means of a cooled rod by water or a nozzle.
  • the region to be repaired is preferably maintained at a temperature greater than 300°C, preferably greater than 400°C, preferably greater than 500°C, preferably greater than 600°C, preferably greater than 700°C, preferably greater than 800°C, preferably greater than 900°C, and/or preferably less than 1550°C, preferably less than 1500°C.
  • step 5 optional, and in particular if the process includes a step 3), the industrial installation is maintained at a temperature between 400°C and 1400°C, preferably between 600°C and 1400°C, preferably between 1000°C and 1400°C, in order to allow sintering of the repair product, preferably for a period of more than 8 hours, preferably more than 10 hours and preferably less than 15 hours.
  • step 6 normal operation of the installation is resumed, and if the process includes a step 3), the temperature of the industrial installation is increased to return it to operation.
  • the interior formwork is made of a CMC, preferably of one or more plates of a CMC, preferably held against the part of the healthy wall using one or more metal rods, preferably cooled using circulating water. If the area to be repaired opens onto the exterior side of the wall, exterior formwork, preferably in one ceramic, preferably in the form of a CMC, is fixed so as to externally seal the region to be repaired.
  • the area to be repaired is then filled with the repair product.
  • the repair product is preferably conveyed, from the outside, by a pipe passing through one or more passages made through the wall, then poured into the region to be repaired using a cane cooled using water circulation.
  • At least the interior formwork, preferably the formwork, is not removed after installation of the repair product.
  • the region to be repaired results from wear of a tank of the industrial installation, at least partial emptying of said tank is carried out.
  • the interior formwork is made of a CMC, preferably in one or more plates of a CMC, preferably held against the tank using one or more tubes of a ceramic, preferably in the form of a CMC, and /or one or more metal rods, preferably cooled using water circulation. If the region to be repaired opens towards the outside of the tank, a veneer, constituting the exterior formwork, preferably made of ceramic, preferably in the form of a CMC, is fixed so as to externally seal the region to be repaired.
  • the area to be repaired is then filled with the repair product.
  • the repair product is preferably conveyed, from outside the tank, by a pipe passing through one or more passages made through the wall of the tank, then poured into the region to be repaired using a cooled cane. using water circulation.
  • the CMC formwork is not removed after installation of the repair product.
  • Figure 5 illustrates the repair of a casting channel initially consisting, from the outside to the inside, of a metal envelope 50, of a thermal insulation layer 52, of an exterior covering 54 and of an interior covering 56 (left diagram).
  • the central diagram illustrates the casting channel after wear of the interior liner 56 and the figure on the right illustrates the casting channel after repair.
  • the unshaped product Castfrax 902 SRAW marketed by the company Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories, was used. mixed, for 1 minute, in a mixer with a rotating blade and fixed tank, with 0.15% of a modified polycarboxylate ether, in percentage by weight on the basis of the unshaped product. Then 8% of water, in percentage by weight based on the unshaped product, was added and mixing continued until a homogeneous repair product was obtained.
  • a one-piece mold in one CMC was produced.
  • This mold had a general rectangular parallelepiped shape, with a length equal to 600 mm, a width equal to 150 mm, and a height equal to 450 mm, the thickness of the walls of said mold being substantially constant and equal to 10 mm.
  • the CMC constituting the mold had a thermal conductivity between 20°C and 500°C lower than 0.6 Wm ⁇ .K' 1 .
  • the CMC was made up of:
  • Said CMC had an open porosity equal to 38%, an apparent density equal to 1.65 g/cm 3 , an AI2O3 content equal to 42%, a SiCL content equal to 57% and a content of other constituents, for example example of oxides, equal to 1%, the contents of Al2O3, SiO2 and other constituents being expressed in mass percentages on the basis of said CMC.
  • the mold was placed in an oven with a gas burner.
  • the oven was then started so as to reach a temperature of 1200°C in 2 hours and 40 minutes, simulating a hot introduction of the CMC mold in an industrial installation, in particular a cast iron casting channel of a blast furnace.
  • the repair product was poured continuously, with a flow rate substantially equal to 100 kg/min. During filling, it was found that the CMC mold resisted the thrust of the repair product, without breaking or opening.
  • the temperature was maintained at 1200°C for 4 hours.
  • the temperature was then reduced gradually to 800°C, at a speed substantially equal to 25°C/h. Then the burner was turned off and the temperature dropped naturally, without opening the oven.
  • the sintered repair product in the mold was then recovered.
  • the invention thus provides a hot repair process which uses CMC elements, in particular to produce the interior formwork, which:
  • compositions of the CMC of the different parts of the formwork and/or accessories may be identical or different.

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Abstract

Procédé de réparation à chaud d'une région à réparer à l'intérieur d'une installation industrielle différente d'un four de verrerie, la région à réparer étant à une température supérieure à 250°C, ledit procédé comportant les étapes suivantes : a) installation d'un coffrage intérieur dans une position de service, de manière à réaliser un moule autour de la région à réparer; b) remplissage du moule avec un produit de réparation, au moins une partie du coffrage intérieur étant en un composite à matrice céramique.

Description

Description
Titre : PROCEDE DE REPARATION A CHAUD
Domaine technique
La présente invention est relative à un procédé de réparation à chaud d’une installation industrielle, en particulier d’une installation industrielle différente d’un four de verrerie.
Art antérieur
Une installation industrielle soumise à des températures élevées comporte classiquement des pièces en un produit réfractaire, choisies en fonction de l’endroit où elles sont disposées, de manière à résister aux contraintes locales, notamment aux agressions chimiques et/ou thermiques liées à l’exploitation de ladite installation industrielle, et apporter à celle-ci une durée de vie satisfaisante. Le choix peut également être guidé par la nécessité de ne pas générer de défauts lors de l’exploitation de l’installation industrielle, en particulier lorsque celle-ci est un four de fusion de l’acier. Par exemple, dans un four à induction de fusion de l’acier, il faut éviter l’apport de phosphore qui fragilise l’acier.
Afin d’augmenter la durée de vie d’une installation industrielle, en particulier un four industriel, l’exploitant est amené à réaliser des réparations. Une réparation consiste à combler un espace vide résultant de l’usure de l’installation industrielle par un matériau de réparation, c'est-à-dire à fixer un matériau de réparation dans une région initialement occupée par un matériau réfractaire et qui a disparu du fait de l’usure. Cette région est appelée « région à réparer ».
La figure 1 représente une région d’une installation industrielle 10 telle qu’avant usure (à gauche), et après usure (à droite). Comme illustré sur cette figure, une région à réparer 30, peut être « en creux », c'est-à-dire sous la forme d’une cavité 30i, par exemple dans une paroi de fond 24. Elle peut aussi être « en saillie », c'est-à-dire être une région 302 dans le prolongement d’un bloc initialement en saillie. La région à réparer peut également traverser la paroi d’une enceinte, par exemple la paroi latérale d’une cuve 31, mettant en communication de fluide l’intérieur et l’extérieur de l’enceinte. Une telle région à réparer traversante peut notamment conduire à des fuites, notamment de gaz ou de produit, en particulier de produit en fusion. Ces fuites sont dangereuses et peuvent entraîner un arrêt de l’exploitation. La région à réparer 30a est un exemple de région à réparer traversante, créée dans une paroi latérale 22. Une région à réparer est un espace vide, c'est-à-dire dépourvu de matière réfractaire, délimité partiellement par une ou plusieurs pièces réfractaires de l’installation industrielle
Pour réparer une installation industrielle, en particulier un four industriel, on réalise classiquement un coffrage afin de matérialiser la région à réparer et réaliser, éventuellement avec la ou les pièces réfractaires, un moule apte à retenir le produit de réparation avant qu’il ne durcisse. Les éléments du coffrage, par exemple sous la forme de plaques, planes ou non, sont classiquement maintenus par des accessoires dans une position de service dans laquelle ils définissent ledit moule.
Le coffrage comporte ou est constitué d’une partie disposée du côté où l’usure s’est initialement produite. On appelle « coffrage intérieur », cette partie du coffrage. Par exemple, pour réparer la paroi d’une enceinte de four constituée de blocs réfractaires, un coffrage intérieur est disposé pour délimiter, à l’intérieur de l’enceinte, la région à réparer.
Lorsque l’usure a conduit à un passage traversant la paroi, le coffrage peut également comporter une partie à l’extérieur de l’enceinte, ou « coffrage extérieur », afin d’éviter que le matériau de réparation ne s’échappe à l’extérieur de l’enceinte. La partie extérieure du coffrage est classiquement un placage.
Une réparation « à chaud » est une réparation qui est réalisée à une température typiquement supérieure à 250°C. Réparer à chaud ne nécessite donc qu’une réduction limitée de la température, voire aucune réduction de température, ce qui limite considérablement la durée d’interruption de l’exploitation de l’installation industrielle, voire la supprime.
Par ailleurs, la région à réparer, en particulier à l’intérieur d’une enceinte fermée, est souvent peu accessible, ce qui rend difficile la réalisation du coffrage intérieur pour certaines régions à réparer. En particulier, l’introduction des éléments de coffrage intérieur peut nécessiter de ménager des passages à travers la paroi de l’enceinte. En outre, lors d’une réparation à chaud, aucun opérateur ne peut parfois pénétrer dans l’enceinte. L’opération d’installation du coffrage intérieur doit donc alors être réalisée à distance de la région à réparer. L’encombrement et le poids des éléments du coffrage intérieur peuvent donc ralentir considérablement la réalisation du coffrage.
Ces contraintes rendent aussi très délicate la réalisation d’un coffrage intérieur de forme complexe, en particulier lorsque la région à réparer fait saillie vers l’intérieur de l’enceinte.
Le moule est ensuite rempli de produit de réparation, classiquement au moyen d’une pompe. Le produit de réparation subit une hausse brutale de sa température en pénétrant dans le moule, entraînant notamment une diminution de son aptitude à s’écouler. Il est donc difficile de remplir de manière homogène le moule.
Classiquement, le coffrage intérieur est en métal et est refroidi par circulation d’eau. Après durcissement du produit de réparation, le coffrage intérieur est retiré.
Après durcissement du produit de réparation, le retrait du coffrage laisse place à des pièces réfractaires reconstituées. Généralement, les coffrages métalliques ne permettent cependant pas de reconstituer les formes d’origine si elles sont complexes.
H existe également une solution de réparation à chaud consistant à projeter (« gunitage ») un produit de réparation dans la région à réparer. Cependant, cette technique de réparation ne permet pas de réaliser des réparations d’épaisseur importante.
H existe ainsi un besoin permanent pour un procédé de réparation résolvant les problèmes susmentionnés, en particulier permettant une remise en production rapide de l’installation industrielle.
La présente invention vise à satisfaire, au moins partiellement, ce besoin.
Résumé de l’invention
L’invention propose un procédé de réparation à chaud d’une région d’une installation industrielle à une température supérieure à 250°C, en particulier à l’intérieur d’une enceinte de l’installation industrielle, en particulier à l’intérieur d’une enceinte d’un four industriel, dite « région à réparer », l’installation industrielle étant de préférence différente d’un four de verrerie, ledit procédé comportant les étapes suivantes : a) installation d’un coffrage dans une position de service, de manière à réaliser un moule autour de la région à réparer ; b) remplissage, de préférence par coulage, du moule avec un produit de réparation, au moins une partie du coffrage étant en un Composite à Matrice Céramique (CMC).
Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, les inventeurs ont notamment découvert qu’un CMC ne modifie sensiblement pas la qualité du produit fabriqué dans ladite installation lorsqu’il est mis en contact avec ledit produit, et/ou ne modifie sensiblement pas la conduite de ladite installation industrielle, et donc n’impose pas un retrait du coffrage à la fin de la réparation.
Par ailleurs, un CMC
- est léger, ce qui facilite sa manipulation, - est facile à conformer suivant des géométries complexes, ce qui permet une adaptation précise à la configuration de la région à réparer.
De manière supplémentaire, un CMC résiste bien aux chocs thermiques, ce qui permet en particulier une réparation à chaud sans dégradation des éléments du coffrage lors de leur introduction dans une enceinte de l’installation industrielle.
L’invention permet ainsi une remise en production particulièrement rapide de l’installation industrielle.
Un procédé selon l’invention peut encore comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes :
- l’installation industrielle est choisie parmi :
- un four de fusion du fer ou de l’acier, et une partie d’un tel four ;
- un four de fusion d’un métal non ferreux ;
- un élément configuré pour transférer du métal en fusion, en particulier depuis un four de fusion dudit métal, ledit élément pouvant être désolidarisé physiquement dudit four ;
- un four de cimenterie ;
- un four de réduction de minerai ;
- un incinérateur ;
- un four de traitement des déchets dangereux ;
- un gazéificateur ;
- un reformeur ;
- un four de cuisson de céramiques ;
- un réacteur de noir de carbone ;
- une cuve de rétention destinée à retenir un produit en fusion à une température supérieure à 250°C, notamment en cas de déversement accidentel dudit produit ;
- une cellule d’électrolyse de l’aluminium ;
- une chambre de combustion d’une turbine ;
- une chaudière ;
- le procédé comporte, après l’étape b), une étape 5) de frittage du produit de réparation introduit dans le moule à l’étape b), le produit de réparation fritté obtenu étant constitué d’une pluralité de constituants, la teneur massique de tout constituant du produit de réparation fritté présent en une teneur massique supérieure à 5%,
- différant de moins de 20% de la teneur massique dudit constituant dans ledit composite à matrice céramique, et/ou
- différant de moins de 20% de la teneur massique dudit constituant dans une région de l’installation industrielle délimitant la région à réparer ;
- au moins un élément dudit coffrage présente la forme d’une partie de l’installation industrielle qui était en saillie avant que ladite partie ne disparaisse par usure ;
- la fabrication du coffrage comporte une prise d’une empreinte sur une réplique, au moins partielle, de ladite installation industrielle telle qu’avant l’usure ayant conduit à la région à réparer ;
- le coffrage est abandonné dans la région à réparer après ladite réparation ;
- le coffrage est entièrement en un composite à matrice céramique ;
- au moins un élément du coffrage en un composite à matrice céramique comporte des trous traversants et/ou des renfoncements disposés de manière à être remplis par le produit de réparation lors de l’étape b) ;
- de préférence la masse d’un élément de coffrage, de préférence la masse de plus de 50% en nombre des éléments de coffrage, de préférence la masse de chacun des éléments de coffrage est supérieure à 3 kg, de préférence supérieure à 4 kg et/ou de préférence inférieure à 50 kg, de préférence inférieure à 40 kg, de préférence inférieure à 30 kg, de préférence inférieure à 20 kg ;
- de préférence, la plus grande dimension d’un élément de coffrage, de préférence de plus de 30% en nombre des éléments de coffrage, de préférence de plus de 50% en nombre des éléments de coffrage est supérieure à 400 mm, de préférence supérieure à 600 mm et de préférence inférieure à 1600 mm, de préférence inférieure à 1400 mm ;
- le coffrage comporte
- des éléments de coffrage délimitant partiellement la région à réparer, et
- des accessoires de maintien desdits éléments de coffrage dans une position de service, lesdites accessoires étant en un composite à matrice céramique, identique ou différent du composite à matrice céramique des éléments de coffrage ;
- le composite à matrice céramique d’au moins une partie du coffrage, voire de tout le coffrage, et/ou le composite à matrice céramique d’au moins un accessoire
- est (sont) fritté(s), et/ou
- présente(nt) une porosité ouverte supérieure à 15% et inférieure à 50%, et/ou
- comporte(nt) plus de 20% et moins de 80% en volume de fibres, et/ou
- comporte(nt) des fibres dont au moins une partie sont des fibres comportant plus de 95% en masse d’oxydes, et/ou
- comporte(nt) des fibres dont au moins une partie sont des fibres comportant plus de 95% en masse d’un matériau différent d’un oxyde, et/ou
- comporte(nt) une matrice composée pour plus de 90% d’oxydes et/ou de carbures et/ou de nitrures et/ou d’au moins un composé d’oxynitrure d’au moins les éléments Si, Al et N, en particulier d’un sialon, en pourcentage massique, et/ou
- présente(nt) une masse volumique apparente supérieure à 1,0 g/cm3 et inférieure à 2 g/cm3 ;
- ledit procédé comporte les étapes suivantes :
2) optionnellement, rinçage de ladite région à réparer,
3) optionnellement, réduction de la température dans ladite installation industrielle, jusqu’à une température supérieure à 250°C ;
4) mise en œuvre des étapes a) et b) ;
5) de préférence, en particulier lorsque le procédé comporte une étape 3), augmentation et maintien de la température de l’installation industrielle entre 400°C et 1400°C afin de fritter le produit de réparation ;
6) si ledit procédé comporte une étape 3), augmentation de la température de ladite installation industrielle jusqu’à sa température de fonctionnement ;
- l'installation industrielle comporte une enceinte contenant un produit fluide, de préférence un produit pulvérulent ou en fusion, en particulier un métal en fusion, et ledit procédé comporte, avant l’étape a), l’étape suivante :
- si la région à réparer est, au moins partiellement, délimitée par une surface de l’installation industrielle en contact avec du dit produit fluide, , vidange, au moins partielle, de ladite enceinte de manière à exposer ladite région à réparer ; et, après l’étape b), l’étape suivante :
- reprise de l’exploitation normale, la température de l’installation industrielle étant maintenue dans ladite région à réparer pendant toutes les étapes du procédé ;
- l'installation industrielle comporte une enceinte contenant un produit fluide, de préférence un produit pulvérulent ou en fusion, en particulier un métal en fusion, et ledit procédé comporte, avant l’étape a), les étapes suivantes :
1) si la région à réparer est, au moins partiellement, délimitée par une surface de l’installation industrielle en contact avec du dit produit fluide, vidange, au moins partielle, de ladite enceinte, de manière à exposer ladite région à réparer ; 3) réduction de la température dans la région à réparer jusqu’à une température supérieure à 250 °C ; et, après l’étape b), les étapes suivantes :
5) augmentation et maintien de la température de la région à réparer entre 1000°C et 1400°C afin de fritter le produit de réparation ;
6) reprise de l’exploitation normale de l’installation industrielle, c'est-à-dire réglage de la température de ladite installation industrielle à sa température de fonctionnement ;
- à l’étape 3) on réduit la température dans la région à réparer à une température supérieure à 900°C et inférieure à 1500°C ;
- ledit procédé comporte une étape de rinçage de la région à réparer après exposition de la région à réparer ;
- au moins un élément du coffrage présente la forme d’une partie de l’installation industrielle qui était en saillie avant que ladite partie ne disparaisse par usure et, de préférence, la fabrication du coffrage comporte une prise d’une empreinte sur une réplique de ladite partie de ladite installation industrielle avant usure ;
- le coffrage intérieur comporte une plaque en une céramique, de préférence sous la forme d’un composite à matrice céramique, présentant deux grandes faces sensiblement parallèles l’une à l’autre, le rapport de la surface d’une grande face (en cm2) sur l’épaisseur (en cm, mesurée entre les deux grandes faces) étant supérieur à 30 cm, de préférence supérieur à 50 cm, de préférence supérieur à 100 cm, de préférence supérieur à 200 cm, de préférence supérieur à 500 cm, de préférence supérieur à 1000 cm, de préférence supérieur à 2000 cm, et/ou inférieur à 250000, de préférence inférieur à 200000, de préférence inférieur à 150000, de préférence inférieur à 100000, de préférence inférieur à 50000, de préférence inférieur à 10000, de préférence inférieur à 8000, de préférence inférieur à 5000, chaque grande face de la plaque ayant de préférence une surface supérieure à 1000 cm2, de préférence supérieure à 1500 cm2, de préférence supérieure à 2000 cm2, de préférence supérieure à 2500 cm2, et/ou inférieure à 10000 cm2, de préférence inférieure à 8000 cm2, de préférence inférieure à 5000 cm2 ;
- la région à réparer est au moins en partie délimitée par une paroi latérale et/ou une paroi de fond d’une enceinte, par exemple d’une cuve destinée à contenir un produit en fusion, ledit coffrage comportant ou étant constitué par un coffrage intérieur installé à l’intérieur de ladite enceinte à l’étape a) ; - l’enceinte est fermée et inaccessible à un opérateur ;
- la région à réparer est au moins en partie délimitée par un chenal de coulée.
Les caractéristiques décrites dans le cadre d’un coffrage en général sont applicables, dans le cas particulier de la réparation d’une enceinte, en particulier d’une cuve, à un coffrage intérieur, que le coffrage utilisé pour réparer l’enceinte comporte ou non un coffrage extérieur, et que le coffrage extérieur éventuel soit en un CMC ou non. En particulier, au moins un élément du coffrage intérieur peut présenter la forme d’une partie de l’enceinte qui était en saillie vers l’intérieur de ladite enceinte avant que ladite partie ne disparaisse par usure, la fabrication du coffrage intérieur pouvant comporter une prise d’une empreinte sur une réplique de la partie de ladite enceinte non usée.
Le coffrage intérieur peut être abandonné dans la région à réparer après ladite réparation.
L’invention concerne aussi une installation industrielle, en particulier un four industriel, comportant au moins une région réparée selon un procédé selon l’invention.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront encore à l’examen de la description qui va suivre et au regard du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 [Eig 1] représente schématiquement une partie d’une enceinte avant (schéma de gauche) et après usure (schéma de droite) ;
- la figure 2 [Eig 2] représente schématiquement un procédé selon l’invention ;
- la figure 3 [Eig 3] représente un exemple de coffrage selon l’invention ;
- la figure 4 [Fig 4] représente un exemple d’un élément de coffrage intérieur comportant des trous traversants ;
- la figure 5 [Fig 5] représente schématiquement un chenal de coulée pour la fonte liquide (ou « runner » en anglais), avant usure, après usure et à la fin de l’étape b).
Définitions
Par « enceinte », on entend une partie d’une installation industrielle qui définit une chambre. Une enceinte est délimitée latéralement par une paroi latérale, dont la forme n’est pas limitative, par une paroi de fond, et optionnellement par une paroi de voûte. La paroi latérale, la paroi de fond et la paroi de voûte peuvent présenter une ou plusieurs ouvertures d’accès à la chambre. Par « cuve », on désigne une enceinte qui, en service, contient un produit en fusion, en particulier un métal en fusion.
Par cuve ou enceinte « fermée », on entend une cuve ou une enceinte dans laquelle un individu ne peut pénétrer en service.
L’invention est particulièrement bien adaptée à la réparation d’une enceinte, notamment d’une cuve, mais n’est pas limitée à ce mode de réalisation.
Un « coffrage » est une partie du « moule » dans lequel le produit de réparation est introduit.
H résulte généralement d’un assemblage d’un ou plusieurs « éléments du coffrage » et d’un positionnement du ou des éléments de coffrage assemblés dans la « position de service ». La partie du moule définie par le coffrage est complétée avec une partie de l’installation industrielle de manière à constituer le moule. Par exemple, la partie de la surface intérieure d’une enceinte qui a été usée peut compléter le coffrage pour délimiter la région à réparer.
Outre les éléments de coffrage, un coffrage comporte des « accessoires », utilisés pour assembler et fixer en position de service les éléments de coffrage, et qui ne sont pas en contact avec le matériau de réparation lors de la réparation. A la différence des accessoires, les éléments de coffrage sont des pièces qui entrent en contact avec le matériau de réparation lors de la réparation.
La région à réparer peut être compartimentée au moyen de cloisons. Une cloison est considérée comme un élément de coffrage.
Un « passage » est un trou qui traverse une paroi, par exemple mettant ainsi en communication l’intérieur et l’extérieur d’une enceinte, par exemple d’une cuve, d’un réacteur de noir de carbone, ou d’une chambre de combustion. Il peut résulter de l’usure de la paroi ou être ménagé, par exemple pour l’introduction des éléments de coffrage à travers la paroi.
Le « diamètre équivalent » d’une surface est le diamètre d’un disque de même aire que cette surface.
On appelle « produit non-façonné » un mélange particulaire sec.
Par produit « en un matériau » ou « d’un matériau », on entend un produit constitué pour plus de 95%, plus de 98%, de préférence sensiblement 100% de sa masse dudit matériau. Par « matériau réfractaire », on entend un matériau présentant une température de fusion supérieure à 1500°C. Cette définition est communément employée par la personne du métier et citée dans « Matériaux réfractaires et céramiques techniques ( éléments de céramurgie et de technologie') », G. Aliprandi, éditions Septima Paris, 1979. Cet ouvrage donne également en pages 297 à 301 des exemples de matériaux réfractaires, notamment oxydes, carbures et nitrures.
Par « température de transition vitreuse » d’un verre, on entend la température à laquelle ledit verre passe de l’état solide à l’état visqueux. La température de transition vitreuse peut être déterminée par analyse thermique différentielle (ATD). La température de transition vitreuse est la température à laquelle ledit verre présente une viscosité sensiblement égale à 1012 Pa.s. Un verre est classiquement considéré « à l’état solide » à une température inférieure à sa température de transition vitreuse.
Par « liant à chaud », on entend un constituant présentant une température de fusion supérieure à 600°C, et apte à lier ensemble, après durcissement sous l’effet d’une baisse de la température, des particules auxquelles il a été mélangé.
On appelle « taille maximale » le percentile 99,5 (099,5) d’une poudre, ce percentile correspondant au pourcentage en masse de 99,5%, sur la courbe de distribution granulométrique cumulée des tailles des particules de la poudre, les tailles des particules étant classées par ordre croissant. Les distributions granulométriques et la taille maximale peuvent être déterminés à l’aide d’un granulomètre laser. Le granulomètre laser peut être un Partica LA-950 de la société HORIBA.
Par « auto-coulable à chaud », on entend un produit de réparation capable de s’étaler sous son seul propre poids, et de remplir le moule sans conduire à une ségrégation, dans une gamme de température comprise entre 250°C et 1550°C. On considère qu’il y a ségrégation lorsque la face de coulée du produit obtenu après mise en place du produit de réparation et frittage présente une couche superficielle de laitance s’étendant, depuis ladite face de coulée, sur une profondeur de 3 mm ou plus. Cette couche superficielle de laitance peut facilement être mise en évidence après séchage ou frittage du produit, le sciage s’effectuant dans un plan perpendiculaire à la face de coulée.
Lorsqu’il est fait référence à Z1O2 ou à la zircone, il y a lieu de comprendre Z1O2 et les traces de HfO2. En effet, un peu de HIO2, chimiquement indissociable du Z1O2 dans un procédé de fusion et présentant des propriétés semblables, est toujours naturellement présent dans les sources de zircone à des teneurs massiques généralement inférieures à 2%. L’oxyde d’hafnium n’est alors pas considéré comme une impureté.
Par « Composite à Matrice Céramique », ou « CMC », on entend classiquement une céramique composée d’un textile en céramique rigidifié par une matrice céramique.
Un « textile » est un assemblage de fibres, éventuellement un fil, en particulier un assemblage de fils. Le textile représente typiquement entre 20% et 80% du volume d’un CMC, le complément à 100% étant la matrice.
De manière générale, lorsqu’il est fait référence à un pourcentage volumique relatif à un objet, par exemple un CMC (par exemple un pourcentage de fibres) ou la matrice d’un CMC (comme dans la phrase précédente), le volume à considérer est celui de l’objet défini par sa surface extérieure, c'est-à-dire qu’il inclut les espace vides à l’intérieur de l’objet.
Une « fibre » est un filament dont la longueur est supérieure à 5 fois son diamètre équivalent.
Le « diamètre équivalent » d’une fibre est le diamètre d’un disque de même surface que sa section transversale à mi-longueur.
Dans un textile, les fibres peuvent être assemblées de manière désordonnée, comme dans un feutre ou un papier, ou selon une ou plusieurs directions préférentielles, de préférence sous la forme de fils, eux-mêmes de préférence sous la forme d’un ou plusieurs tissus. Un fil d’un textile peut être
- un « fil simple », qui est un assemblage de fibres qui, en section transversale, comporte plus de 10 et de préférence moins de 500 000 fibres, et dont la longueur est supérieure à 5 fois le diamètre, ou
- un « fil assemblé », qui est un assemblage de fils simples qui, en section transversale, comporte de préférence plus de 2 et de préférence moins de 500 fils simples.
Un textile peut être en particulier :
- une structure organisée de fibres, et/ou de fils, simples ou assemblés, notamment un tricot ou un tissu, ou
- une structure aléatoire de fibres, et/ou de fils, simples ou assemblés, par exemple un voile, et/ou de fibres non incorporées sous la forme de fils, ladite structure aléatoire pouvant être par exemple un papier ou un feutre, une structure aléatoire n’étant pas préférée. Un « tissu » est constitué d’un réseau de fils de chaîne parallèles et de fils de trame traversant transversalement ledit réseau.
Un « tricot » est constitué d’un réseau de fils se présentant sous la forme de boucles.
Une « nappe » est constituée d’un ensemble de fils parallèles.
Par « céramique », on entend un produit qui n’est ni métallique, ni organique. Dans le cadre de la présente invention, le carbone est considéré comme un produit céramique.
Un « sialon », SiAlON, est un composé d’oxynitrure d’au moins les éléments Si, Al et N, en particulier un composé respectant l’une des formules suivantes :
- SUAlyOuNv, dans laquelle :
- x est supérieur ou égal à 0, supérieur à 0,05, supérieur à 0,1 ou supérieur à 0,2, et inférieur ou égal à 1, inférieur ou égal à 0,8 ou inférieur ou égal à 0,4,
- y est supérieur ou égal à 0, ou supérieur à 0,1, supérieur à 0,3 ou supérieur à 0,5, et inférieur ou égal à 1,
- u est supérieur à 0, supérieur à 0, 1 ou supérieur à 0,2, et inférieur ou égal à 1 ou inférieur ou égal à 0,7,
- v est supérieur à 0, supérieur à 0,1, supérieur à 0,2 ou supérieur à 0,5, ou supérieur à 0,7, et inférieur ou égal à 1,
- x+y > 0,
- x, y, u et v étant des indices stoechiométriques et normalisés par rapport à celui qui est le plus élevé, rendu égal à 1 ;
- MexSii2-(m+n)Al(m+n)OnNi6-n, avec 0 < x < 2, Me un cation choisi parmi les cations de lanthanides, Fe, Y, Ca, Li et leurs mélanges, 0 < m < 12, 0 < n < 12 et
0 < n+m < 12, les SiAlON suivant cette formule étant généralement appelés « ex’ - SiAlON » ou « SiA10N-Cx’».
« Comporter » ou « comprendre » ou « présenter » doivent être interprétés de manière non limitative.
Description détaillée
Réparation à chaud
Un procédé selon l’invention est utilisé pour la réparation à chaud d’une région d’une installation industrielle. De préférence, l’installation industrielle est choisie parmi :
- un four de fusion du fer ou de l’acier, et une partie d’un tel four, en particulier un four à arc électrique (ou « electrical arc furnace » en anglais »), un four à arc immergé (ou
« submerged arc furnace » en anglais), un four électrique à électrodes plongeantes (ou « open slag bath furnace » en anglais), un haut-fourneau (ou « blast furnace » en anglais) , un convertisseur à oxygène (ou « basic oxygen furnace » en anglais), un four de réduction directe de minerai de fer (ou « direct reduction iron shaft furnace » en anglais), un chenal de coulée (ou « runner » en anglais), un four de réchauffage de l’acier (ou « metal and iron reheat furnace » en anglais), un four de maintien (ou « holder and melter furnace » en anglais), un panier de coulée (ou « tundish » en anglais) ;
- un four de fusion d’un métal non ferreux, en particulier un four de fusion de l’aluminium, un four de fusion du magnésium, un four de fusion du cuivre ;
- un élément physiquement indépendant d’un four de fusion ou désolidarisable physiquement d’un four de fusion d’un métal, en contact avec ledit métal en fusion et permettant de transférer ledit métal en fusion dudit four de fusion jusqu’à une autre installation, en particulier une poche de transfert (ou « transfert ladle » en anglais) ;
- un four de cimenterie, notamment un four rotatif ;
- un four de réduction de minerais, notamment un four de réduction de minerais de fer ;
- un incinérateur, notamment un incinérateur de déchets domestiques, une chaudière d’incinération d’ordures ménagères ;
- un four de traitement des déchets dangereux ;
- un gazéificateur, notamment un gazéificateur de charbon, un gazéificateur de coke de pétrole, un gazéificateur de biomasse ;
- un reformeur, notamment un reformeur de méthane ou un reformeur secondaire ;
- un four de cuisson de céramiques ;
- un réacteur de noir de carbone ;
- une cuve de rétention destinée à retenir un produit se trouvant à une température supérieure à 250°C en cas de déversement accidentel dudit produit ;
- une cellule d’électrolyse de l’aluminium ;
- une chambre de combustion d’une turbine, en particulier d’une turbine à gaz ;
- une chaudière, en particulier une chaudière de centrale thermique.
La région à réparer peut être en particulier localisée dans une paroi de l’installation industrielle, par exemple dans la paroi latérale d’une enceinte, par exemple d’une cuve, de ladite installation industrielle, en particulier une paroi d’une enceinte fermée, en particulier d’une cuve fermée.
L’invention est particulièrement utile pour réparer une paroi latérale 22 d’une enceinte. Il est en effet alors nécessaire de retenir le produit de réparation pour éviter qu’il ne s’écoule par gravité. Ce problème ne se pose généralement pas pour la réparation de la paroi de fond de l’enceinte. L’utilisation d’éléments de coffrage en céramique, en particulier sous la forme de plaques, et notamment en une céramique sous la forme d’un CMC, permet avantageusement de réaliser un coffrage qu’il n’est pas nécessaire de refroidir. Ce coffrage peut donc être plus léger (en particulier s’il est réalisé au moyen de plaques fines). En outre, du fait de l’absence de refroidissement et du fait qu’il peut être laissé à en place après réparation, ce coffrage est très rapide à installer et ne nécessite pas d’être démonté. Le temps d’immobilisation de l’installation industrielle pour la réparation en est avantageusement réduit. Enfin, le coffrage peut être de forme complexe.
La région à réparer peut présenter la forme d’une cavité, traversante ou non, par exemple d’une région en dépression, notamment du fait d’une usure, par exemple débouchant vers l’intérieur d’une enceinte de l’installation industrielle.
La figure 2 illustre un exemple de procédé selon l’invention.
Dans un mode de réalisation, en particulier pour la réparation d’une enceinte comportant une paroi en contact avec un produit fluide, notamment un produit en fusion ou pulvérulent, dans la région à réparer, par exemple pour la réparation d’une cuve d’un four de fusion de fer ou d’acier, ou d’un four de fusion d’un métal non ferreux, en particulier un four de fusion d’aluminium, un four de fusion de magnésium, un four de fusion de cuivre, ou pour la réparation un chenal de coulée, notamment pour de tels fours, ou encore pour la réparation d’une cuve d’un incinérateur, le procédé comporte une étape 1) de vidange, au moins partielle, de ladite enceinte de manière à exposer ladite région à réparer.
Le produit fluide peut être notamment sous forme liquide ou sous forme pulvérulente, par exemple sous la forme de cendres.
La vidange peut être réalisée selon toute technique connue de la personne du métier. Par exemple, il est possible d’évacuer le produit fluide, notamment le produit en fusion ou les cendres au travers de passages, par exemple percés dans la paroi de fond de l’enceinte ou créés par le démontage d’une ou de plusieurs électrodes ou d’un ou plusieurs brûleurs.
L’étape 1) est optionnelle pour la réparation d’une enceinte dont la partie à réparer est exposée, par exemple une partie à réparer qui n’est pas en contact avec un produit fluide, notamment avec un produit en fusion ou avec des cendres, comme par exemple pour la réparation d’une paroi de voûte, ou d’une paroi d’une chambre de turbine, ou d’un four de cuisson de céramiques.
A l’étape 2), optionnelle, la région à réparer est rincée, c’est-à-dire débarrassée d’une grande quantité de résidus de produit avec lequel elle a été en contact lors de l’utilisation de l’installation industrielle, selon toute technique conventionnelle. De préférence, on pulvérise, au moins sur la région à réparer, un produit adapté, notamment pour fluidifier les résidus de produit avec lequel elle a été en contact lors de l’utilisation, de manière à ce que l’évacuation desdits résidus soit plus facile. Par exemple, la pulvérisation de carbonate de sodium est bien adaptée pour fluidifier un résidu de laitier métallurgique.
A l’étape 3), optionnelle, la température dans la région à réparer peut être réduite à une température supérieure à 250°C, de préférence supérieure à 400°C, de préférence supérieure à 500°C, de préférence supérieure à 600°C, de préférence supérieure à 700°C, de préférence supérieure à 800°C, de préférence supérieure à 900°C, et de préférence inférieure à 1550°C, de préférence inférieure à 1500°C, voire inférieure à 1450°C ou 1400°C.
Dans un mode de réalisation, le produit de réparation utilisé à l’étape b) contient un liant à chaud, et à l’étape 3), la température dans la région à réparer est réduite à une température à laquelle le liant à chaud n’est pas à l’état solide. En particulier, lorsque le liant à chaud est un verre, la température est réduite à une température qui reste supérieure à la température de transition vitreuse dudit verre. Ledit verre est de préférence choisi pour que sa température de transition vitreuse soit comprise entre 600°C et 1350°C, de préférence entre 900°C et 1350°C, de préférence entre 1000°C et 1300°C, de préférence entre 1150°C et 1250°C.
A l’étape 4), le produit de réparation est mis en place suivant les étapes a) et b).
A l’étape a), on délimite la région à réparer à l’aide d’un coffrage 32, de manière à constituer, avec l’installation industrielle, en particulier un four industriel, un moule pour le produit de réparation. Le coffrage 32 comporte, voire est constitué (figure 3) d’un coffrage intérieur 32i, qui vient délimiter le moule à l’intérieur de l’installation industrielle. Le coffrage intérieur suit en particulier l’ouverture des régions à réparer 30i en forme de cavité.
Lorsque la région à réparer traverse une paroi de l’installation industrielle, en particulier la paroi d’une enceinte, par exemple la paroi d’une cuve contenant, en service, du produit en fusion, elle débouche par des ouvertures intérieure et extérieure sur des faces intérieure et extérieure de la paroi, respectivement. Le coffrage 32 comporte alors de préférence un coffrage extérieur, non représenté qui vient délimiter l’ouverture extérieure de la région à réparer. Les coffrages intérieur et extérieur retiennent le produit de réparation avant qu’il ne soit durci, de préférence fritté, pour qu’il ne s’échappe pas par les ouvertures intérieure et extérieure, respectivement.
Selon l’invention au moins une partie du coffrage intérieur, de préférence tout le coffrage intérieur, est en un CMC.
Dans un mode de réalisation, au moins une partie du coffrage extérieur, voire tout le coffrage extérieur est en un CMC.
Dans un mode de réalisation, le coffrage extérieur est en un CMC, de préférence identique à celui du coffrage intérieur.
La fabrication d’un CMC peut être réalisée par toute méthode conventionnelle.
La personne du métier sait ajuster les paramètres du procédé choisi pour la fabrication du CMC, et en particulier déterminer la granulométrie des matières premières, la teneur en eau lors de la mise en forme, et la température de frittage si le CMC est fritté.
La fabrication d’un CMC peut en particulier comprendre les étapes suivantes : i) disposition, sur ou dans un textile, d’une barbotine apte à former une matrice céramique après consolidation ; ii) avant ou après l’étape i), mise en forme du textile ; iii) consolidation de la préforme obtenue après les étapes précédentes, de préférence par séchage et/ou frittage, de manière à former ladite matrice et obtenir le CMC.
A l’étape i), le textile est un ensemble de fibres, de préférence assemblées sous la forme de fils, un fil comportant typiquement plusieurs centaines à plusieurs milliers de fibres. Les fibres, de préférence les fils, présentent de préférence une longueur supérieure à 50 mm, voire supérieure à 100 mm. Dans un mode de réalisation, les fibres, de préférence les fils sont arrangés sous la forme d’au moins un tissu.
Le textile peut notamment présenter la forme d’un feutre de fils et/ou de fibres non ordonné(e)s, d’une nappe, par exemple une nappe constituée de fils s’étendant sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres (lesdits fils étant appelés « fils unidirectionnels »), d’un tricot, d’un tissu (c’est-à-dire d’un textile tissé) ou d’un empilement d’un ou plusieurs feutres et/ou nappes, et/ou tricots et/ou tissus.
Le textile présente de préférence la forme d’un feutre ou d’un tissu ou d’une nappe ou d’un empilement de feutre(s) et/ou de nappe(s) et/ou de tissu(s). L’empilement des tissus et/ou de nappes peuvent être réalisé de manière à ce que les fils des différents tissus ou nappes s’étendent sensiblement tous selon la même direction, ou selon 2, 3, 4, 5 ou 6 directions différentes, en fonction notamment des propriétés mécaniques recherchées.
De préférence, au moins une partie, de préférence toutes lesdites fibres céramiques du textile, éventuellement assemblées sous forme de fils simples et/ou assemblés, sont :
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un matériau différent d’un oxyde.
De préférence, lesdites fibres céramiques du textile comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes sont :
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes et présentant une analyse chimique telle que SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 50%, de préférence SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 60%, voire SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 70%, voire SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 80%, voire SiCL + AI2O3 + Z1O2 > 90%, en pourcentage en masse, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes et présentant une analyse chimique telle que SiCL > 70%, de préférence SiCL > 80%, de préférence SiCL > 90%, voire SiCL > 99%, en pourcentage en masse, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes et présentant une analyse chimique telle que AI2O3 > 65%, de préférence AI2O3 > 70%, voire AI2O3 > 80%, voire AI2O3 > 90%, voire AI2O3 > 95%, en pourcentage en masse.
De préférence encore, au moins une partie, de préférence toutes lesdites fibres céramiques, sont :
- des fibres composées pour plus de 95%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence sensiblement 100% en masse d’alumine, et/ou
- des fibres composées pour plus de 95%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence sensiblement 100% en masse de silice, de préférence composées pour plus de 95%, de préférence plus de 98%, de silice amorphe, et/ou
- des fibres composées pour plus de 95%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence sensiblement 100% en masse de mullite et de corindon, et/ou
- des fibres composées pour plus de 95%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence sensiblement 100% en masse de verre, de préférence lavé, et/ou
- d’un mélange desdites fibres.
De préférence, lesdites fibres céramiques du textile comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un matériau différent d’un oxyde sont :
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un carbure, de préférence choisi parmi le carbure de silicium, le carbure de bore et leurs mélanges, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un borure, de préférence un borure de titane, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un nitrure, de préférence un nitrure de silicium, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbone.
De préférence, lesdites fibres céramiques du textile comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un matériau différent d’un oxyde sont :
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbure de silicium, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbone.
Dans un mode de réalisation, au moins une partie, de préférence toutes lesdites fibres céramiques, sont des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes.
Dans un mode de réalisation, au moins une partie, de préférence toutes lesdites fibres céramiques, sont des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un matériau différent d’un oxyde.
Dans un mode de réalisation, sensiblement toutes les fibres présentent la même composition.
La disposition de la barbotine sur ou dans le textile peut être par exemple par imprégnation. Ledit empilement peut être réalisé par pressage, ou sous vide, de préférence après imprégnation.
La fabrication de la barbotine est bien connue de la personne du métier. La barbotine est classiquement une suspension, par exemple de base aqueuse ou d’un solvant organique, contenant
- des particules céramiques et/ou des précurseurs de particules céramiques, c’est-à-dire des composés se transformant en particules céramiques lors de la fabrication du CMC, et en particulier du durcissement, en particulier d’un frittage, et
- optionnellement des dispersants, des plastifiants, des lubrifiants, et/ou des liants temporaires.
La composition de la barbotine, la distribution de taille des particules céramiques ou des précurseurs céramiques et la charge minérale de la barbotine sont adaptées au type de fibres et à la technique de mise en forme. Par exemple, la barbotine peut être disposée sur ou dans le textile, notamment en lamination directe, par infusion, injection, infiltration ou déposition, sous pression atmosphérique ou sous plus forte pression ou sous vide, à température ambiante ou à plus haute température.
A l’étape ii), le textile obtenu, de préférence imprégné de la barbotine, est mis en forme. La forme recherchée est de préférence la forme définitive du CMC. Dans un mode de réalisation, la forme peut être cependant modifiée après durcissement de la matrice, par exemple par usinage ou par déformation.
De préférence, pour réaliser le coffrage intérieur, le textile est mis en forme de manière que la forme du CMC soit adaptée pour que, après installation du coffrage, le matériau de réparation vienne seulement remplacer de la matière qui a été extraite par l’usure, de préférence vienne remplacer toute la matière qui a été extraite par l’usure.
La forme peut être donnée en réalisant, avec le textile (avant ou de préférence après introduction de la barbotine), une empreinte sur une reproduction de la partie à réparer de l’installation industrielle avant usure. Le moule est alors un « négatif » de la région à réparer. Par exemple, si la région à réparer est un chenal de coulée, on peut réaliser le CMC en déposant le textile, de préférence sous la forme d’un tissu ou d’une superposition de plusieurs tissus, sur une réplique du dit chenal de coulée, avant ou après imprégnation avec la barbotine mais avant consolidation, de manière que ce textile épouse la surface du chenal de coulée, au moins dans la région correspondant à la région à réparer. L’utilisation d’un CMC, permet avantageusement de réaliser facilement des formes complexes, éventuellement non développables. La réparation permet ainsi de reconstituer avec précision le profil initial de la surface de l’installation industrielle, en particulier de la surface intérieure d’une enceinte, par exemple d’une cuve, de l’installation industrielle.
Le CMC peut être fabriqué en disposant les uns sur les autres des pré-imprégnés constitués chacun d’un tissu imprégné d’une barbotine de particules céramiques. Les pré-imprégnés sont souples, de manière à pouvoir prendre la forme souhaitée.
A l’étape iii), la consolidation, de préférence par frittage, est de préférence réalisée avant installation du coffrage, ce qui facilite cette installation.
De manière générale, les caractéristiques du CMC, résultent de son procédé de fabrication.
De préférence, le CMC, présente une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes :
- le CMC est de préférence fritté ;
- le CMC, présente de préférence une porosité ouverte, mesurée par imbibition, selon le principe de la poussée d’Archimède, supérieure à 10%, de préférence supérieure à 15%, de préférence supérieure à 20%, de préférence supérieure à 25%, de préférence supérieure à 30%, et de préférence inférieure à 50%, de préférence inférieure à 45%, de préférence inférieure à 40% ; - de préférence, le CMC comporte plus de 20%, de préférence plus de 25%, de préférence plus de 30%, de préférence plus de 40%, de préférence plus de 50%, de préférence plus de 60% et/ou moins de 80%, de préférence moins de 70% en volume de fibres ;
- au moins une partie, de préférence toutes les fibres céramiques du CMC, sont des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes ;
- au moins une partie, de préférence toutes les fibres céramiques du CMC, sont des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un matériau différent d’un oxyde ;
- la matrice du CMC est composée pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence pour plus de 97%, de préférence pour plus de 98%, de préférence pour plus de 99%, de préférence pour plus de 99,5% en masse
- d’oxydes, et/ou
- de carbures et/ou de nitrures et/ou de sialons, en particulier du type de ceux décrits ci-dessus ;
- le CMC présente une masse volumique apparente supérieure à 1,0 g/cm3, de préférence supérieure à 1,20 g/cm3, de préférence supérieure à 1,40 g/cm3 et/ou inférieure à
2,50 g/cm3, de préférence inférieure à 2,00 g/cm3, de préférence inférieure à 1,90 g/cm3.
Dans un premier mode de réalisation, le CMC est constitué d’oxydes pour plus de 90% de sa masse, de préférence pour plus de 95% de sa masse, de préférence pour plus de 98% de sa masse, de préférence pour plus de 99% de sa masse, de préférence pour plus de 99,5% de sa masse.
Dans ledit premier mode de réalisation, le CMC présente une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes :
- le CMC comporte des fibres, lesdites fibres étant composées d’oxydes pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence pour plus de 97%, de préférence pour plus de 98%, de préférence pour plus de 99%, de préférence pour plus de 99,5% en masse ;
- au moins une partie, de préférence toutes lesdites fibres céramiques, sont :
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes et présentant une analyse chimique telle que SiCh + AI2O3 + Z1O2 > 50%, de préférence SiÛ2 + AI2O3 + Z1O2 > 60%, voire SiC + AI2O3 + Z1O2 > 70%, voire SiCh + AI2O3 + ZrCh > 80%, voire S1O2 + AI2O3 + Z1O2 > 90%, en pourcentage en masse, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes et présentant une analyse chimique telle que SiCh > 70%, de préférence SiCh > 80%, de préférence SiC > 90%, voire SiC > 99%, en pourcentage en masse, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’oxydes et présentant une analyse chimique telle que AI2O3 > 65%, de préférence AI2O3 > 70%, voire AI2O3 > 80%, voire AI2O3 > 90%, voire AI2O3 > 95%, voire AI2O3 > 97%, voire AI2O3 > 98%, en pourcentage en masse ;
- la matrice dudit CMC est composée d’oxydes pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse ;
- de préférence, la matrice du CMC est sensiblement constituée d’oxydes ;
- la matrice du CMC comprend AI2O3 et/ou S i O2 et/ou Z1O2 et/ou Cr2Û3 ;
- de préférence, la matrice du CMC comprend AI2O3 et SiCh ;
- dans un mode de réalisation, la teneur en AI2O3 dans la matrice du CMC, en pourcentage en masse sur la base de la masse de la matrice, est supérieure à 65%, de préférence supérieure à 70% ;
- dans un mode de réalisation, la teneur en S i O2 dans la matrice du CMC, en pourcentage en masse sur la base de la masse de la matrice, est supérieure à 15%, de préférence supérieure à 20% et/ou inférieure à 35%, de préférence inférieure à 30% ;
- dans un mode de réalisation, la teneur en S i O2 dans la matrice du CMC, en pourcentage en masse sur la base de la masse de la matrice, est supérieure à 60%, de préférence supérieure à 70%, de préférence supérieure à 80% ;
- dans un mode de réalisation, la teneur en oxydes autres que AI2O3 et SiCh dans la matrice du CMC, en pourcentage en masse sur la base de la masse de la matrice, est inférieure à 3%, de préférence inférieure à 2%, de préférence inférieure à 1% ;
- dans un mode de réalisation, la teneur totale en AI2O3 et SiCh dans la matrice du CMC est supérieure à 80%, de préférence supérieure à 85%, de préférence supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base de la masse de la matrice ;
- dans un mode de réalisation, la silice de la matrice du CMC est amorphe ;
- de préférence, le CMC présente une teneur massique totale SiCh+AhCh+ZrCh+C^Ch supérieure à 80%, de préférence supérieure à 85%, de préférence supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, de préférence supérieure à 97%, de préférence supérieure à 97%. De préférence encore, le CMC présente une teneur massique totale SiCh+AhCh supérieure à 80%, de préférence supérieure à 85%, de préférence supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, de préférence supérieure à 97%, de préférence supérieure à 97% ;
- dans un mode de réalisation préféré, le CMC présente l’analyse chimique suivante, en pourcentage en masse et pour un total de 100% :
- SiO2 : 47% - 67%,
- AI2O3 : 32% - 52%,
- espèces autres que AI2O3 et SiO2 : < 5%, de préférence < 4%, de préférence < 3%, de préférence < 2% ;
- dans un mode de réalisation, le CMC est de préférence amorphe, et présente l’analyse chimique suivante, en pourcentage en masse et pour un total de 100% :
- SiC>2 : > 95%, de préférence > 96%, de préférence > 97%, de préférence > 98%, de préférence > 99%.
Dans un deuxième mode de réalisation, le CMC est constitué d’un matériau différent d’un oxyde, pour plus de 90% de sa masse, de préférence pour plus de 95% de sa masse, de préférence pour plus de 98% de sa masse, de préférence pour plus de 99% de sa masse, de préférence pour plus de 99,5% de sa masse.
Dans ledit deuxième mode de réalisation, le CMC présente une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes :
- le CMC comporte des fibres, lesdites fibres étant composées d’un matériau non oxyde pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence pour plus de 97%, de préférence pour plus de 98%, de préférence pour plus de 99%, de préférence pour plus de 99,5% en masse ;
- au moins une partie, de préférence toutes lesdites fibres céramiques, sont :
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbone, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un carbure, de préférence choisi parmi le carbure de silicium, le carbure de bore et leurs mélanges, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un borure, de préférence un borure de titane, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un nitrure, de préférence un nitrure de silicium, et/ou
- des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbone.
Dans ledit deuxième mode de réalisation, le CMC présente une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes :
- de préférence, lesdites fibres céramiques du textile comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un matériau différent d’un oxyde sont des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbure de silicium, et/ou des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbone ;
- la matrice dudit CMC est composée pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un matériau différent d’un oxyde, de préférence choisi parmi les carbures, les borures, les nitrures, les SiAlON et leurs mélanges ;
- de préférence, la matrice du CMC comprend, voire est constituée de carbure de silicium, de nitrure de silicium, de silicium métallique, ou d’un mélanges de ces derniers ;
- dans un mode de réalisation particulier du deuxième mode de réalisation, le CMC comporte des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbure de silicium, et/ou des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbone, et une matrice composée pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbure de silicium, de nitrure de silicium, de silicium métallique, et leurs mélanges. Dans ledit mode de réalisation, la matrice est de préférence composée, pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse, de carbure de silicium ou d’un mélange de carbure de silicium et de silicium métallique ou d’un mélange de carbure de silicium et de nitrure de silicium ;
- dans un mode de réalisation, le carbure de silicium de la matrice est un carbure de silicium recristallisé.
Dans un troisième mode de réalisation, le CMC comporte
- des fibres composées d’un matériau non oxyde pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence pour plus de 97%, de préférence pour plus de 98%, de préférence pour plus de 99%, de préférence pour plus de 99,5% en masse et
- une matrice composée d’oxydes pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse.
Dans ledit troisième mode de réalisation, le CMC présente une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes :
- au moins une partie, de préférence toutes les fibres composées d’un matériau non oxyde pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence pour plus de 97%, de préférence pour plus de 98%, de préférence pour plus de 99%, de préférence pour plus de 99,5% en masse, sont des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbone et/ou des fibres comportant plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse de carbure, de préférence de carbure de silicium, et/ou
- la matrice du CMC comprend, voire est constituée de AI2O3 et/ou SiO2 et/ou Z1O2 et/ou Cr2O3 ;
- de préférence, la matrice du CMC comprend, voire est constituée de AI2O3 et SiO2 ;
- dans un mode de réalisation, la teneur en AI2O3 dans la matrice du CMC, en pourcentage en masse sur la base de la matrice, est supérieure à 65%, de préférence supérieure à 70% ;
- dans un mode de réalisation, la teneur en SiO2 dans la matrice du CMC, en pourcentage en masse-sur la base de la matrice, est supérieure à 15%, de préférence supérieure à 20% et/ou inférieure à 35%, de préférence inférieure à 30% ;
- dans un mode de réalisation, la teneur en SiCh dans la matrice du CMC, en pourcentage en masse sur la base de la matrice, est supérieure à 60%, de préférence supérieure à 70%, de préférence supérieure à 80% ;
- dans un mode de réalisation, la teneur en espèces autres que AI2O3 et SiCh dans la matrice du CMC, en pourcentage en masse sur la base de la matrice, est inférieure à 3%, de préférence inférieure à 2%, de préférence inférieure à 1% ;
- dans un mode de réalisation, la teneur totale en AI2O3 et SiCh dans la matrice du CMC est supérieure à 80%, de préférence supérieure à 85%, de préférence supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base de la matrice ;
- dans un mode de réalisation, la silice de la matrice du CMC est amorphe.
Dans un quatrième mode de réalisation, le CMC comporte
- des fibres composées d’oxydes pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence pour plus de 97%, de préférence pour plus de 98%, de préférence pour plus de 99%, de préférence pour plus de 99,5% en masse, et
- une matrice composée pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse d’un matériau différent d’un oxyde, de préférence choisi parmi le carbone, les carbures, les borures, les nitrures, et les SiAlON.
Dans ledit quatrième mode de réalisation, le CMC présente de préférence une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes :
- le CMC comporte des fibres présentant une analyse chimique telle que SiCh + AI2O3 + Z1O2 > 50%, de préférence SiC + AI2O3 + Z1O2 > 60%, voire SiCh + AI2O3 + Z1O2 > 70%, voire SiCh + AI2O3 + Z1O2 > 80%, voire SiC + AI2O3 + Z1O2 > 90%, en pourcentage en masse ;
- le CMC comporte des fibres présentant une analyse chimique telle que
SiÛ2 > 70%, de préférence SiC > 80%, de préférence SiCh > 90%, voire SiCh > 99%, en pourcentage en masse ;
- le CMC comporte des fibres présentant une analyse chimique telle que AI2O3 > 65%, de préférence AI2O3 > 70%, voire AI2O3 > 80%, voire AI2O3 > 90%, voire AI2O3 > 95%, voire AI2O3 > 97%, voire AI2O3 > 98%, en pourcentage en masse ;
- la matrice du CMC est de préférence composée, pour plus de 90%, de ZI préférence pour plus de 95%, de préférence plus de 97%, de préférence plus de 98%, de préférence plus de 99%, de préférence plus de 99,5% en masse, de carbure de silicium ou d’un mélange de carbure de silicium et de silicium métallique ou d’un mélange de carbure de silicium et de nitrure de silicium
Dans un mode de réalisation, le CMC est choisi de manière à présenter une analyse chimique voisine de celle du matériau de l’installation industrielle qui délimite la région à réparer, de préférence de manière que la teneur de tout constituant du produit de réparation fritté présent en une teneur massique supérieure à 5%, diffère de moins de 20%, de préférence de moins de 10% de la teneur dudit constituant dans ledit matériau.
Le coffrage est ensuite installé par assemblage de ses éléments.
L’installation du coffrage intérieur dans une enceinte peut être délicate compte tenu de difficultés d’accès.
Les éléments de coffrage intérieur peuvent être introduits par un passage qui débouche à l’intérieur de l’enceinte, dans la région à réparer ou non.
Lors de leur mise en place, les éléments de coffrage intérieur qui présentent deux grandes faces opposées peuvent être tenus par la grande face qui, dans la position de service est exposée à l’intérieur de l’installation industrielle, ou par la grande face opposée.
Dans un mode de réalisation, comme illustré sur la figure 4, au moins un élément du coffrage, en particulier du coffrage intérieur, en un CMC comporte des trous traversants et/ou des renfoncements. Le remplissage de ces trous et renfoncements par le produit de réparation lors de l’étape b) permet avantageusement une meilleure immobilisation du coffrage intérieur et permet de réduire le gradient thermique dans le produit de réparation lors de l’étape 5). De préférence, le diamètre équivalent moyen des trous est supérieur à 8 mm et de préférence inférieur à 20 mm, de préférence inférieur à 15 mm.
Dans un mode de réalisation, ledit élément de coffrage en un CMC se présente sous la forme d’une grille, les trous étant de préférence répartis de manière homogène, la surface totale des trous représentant plus de 10%, de préférence plus de 15% et de préférence moins de 50%, de préférence moins de 40% de la surface intérieure dudit élément de coffrage, c'est- à-dire la surface participant à la définition du moule autour de la région à réparer (surface des trous et de la matière de la grille). Dans un mode de réalisation, lesdits trous sont localisés sur les deux tiers inférieurs dudit élément de coffrage, et de préférence distribués de manière homogène. De préférence encore, dans ledit mode de réalisation, la surface totale des trous représente plus de 1% et moins de 5% de la surface intérieure dudit élément de coffrage (surface des trous et de la matière dudit élément de coffrage).
Le ménagement des trous traversants et/ou des renfoncements peut être réalisé par toute technique connue de la personne du métier. En particulier, des trous traversants peuvent être réalisés par forage ou découpage sous jet d’eau du CMC obtenu après frittage. Les trous traversants et/ou renfoncements peuvent aussi être réalisés sur le textile, de préférence un tissé, avant enrobage par la barbotine.
Des accessoires sont ensuite classiquement utilisés pour maintenir les éléments de coffrage dans la position de service.
Dans un mode de réalisation, l’étanchéité entre le coffrage, en particulier le coffrage intérieur, et la surface de l’installation industrielle définissant la région à réparer est augmentée en disposant une nappe de fibres céramiques entre ledit coffrage et ladite surface.
La figure 3 illustre un exemple de coffrage intérieur selon l’invention. On distingue en particulier le coffrage intérieur 32i, et en particulier trois panneaux adjacents 35i et 352 et 35a maintenus en position au moyen de pinces en métal 39, de briques de calage 43 et de tubes refroidis 45. Du produit de réparation 47 rempli la région à réparer 301 délimitée par la surface de la région usée et le coffrage intérieur.
Après que le coffrage a été installé, le produit de réparation peut être introduit dans la région à réparer, par exemple par l’intermédiaire d’une cane refroidie à l’eau.
A l’étape b), on procède au remplissage du moule qui délimite la région à réparer avec un produit de réparation, de préférence par coulage.
Produit de réparation
Le produit de réparation peut être un produit de réparation conventionnel et peut être préparé par toute technique connue.
De préférence, le produit de réparation est le résultat de l’humidification d’un produit non façonné. Ladite humidification peut être effectuée selon toute technique connue, par exemple dans un malaxeur. La personne du métier sait déterminer la quantité de solvant, de préférence d’eau, à utiliser pour humidifier le produit non façonné et obtenir le produit de réparation.
Le produit non façonné peut être notamment :
- le béton Pural T et/ou le béton Pural M, en particulier lorsque l’installation industrielle est un four de fusion du fer ou de l’acier, et une partie d’un tel four, un four de fusion d’un métal non ferreux, ou encore un élément configuré pour transférer du métal en fusion, en particulier depuis un four de fusion dudit métal, ledit élément pouvant être désolidarisé physiquement dudit four,
- le Sialfrax 18 Cast, le Sialfrax 30 Shot, F Alfrax 60 Shot ou le Castfrax 902, en particulier lorsque l’installation industrielle est un chenal de coulée.
Ces produits non façonnés sont commercialisés par la société Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories.
De préférence, la taille maximale des particules du produit de réparation ou, de manière équivalente, du produit non façonné, est inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 8 mm, de préférence inférieure à 6 mm.
La distribution granulométrique du produit de réparation ou, de manière équivalente, du produit non façonné est de préférence déterminée pour que le produit de réparation soit auto- coulable à chaud.
De préférence, le produit de réparation est choisi de manière à présenter, après frittage, une analyse chimique voisine de celle du matériau de l’installation industrielle qui délimite la région à réparer, de préférence de manière que la teneur massique de tout constituant du produit de réparation fritté présent en une teneur massique supérieure à 5%, diffère de moins de 20%, de préférence de moins de 10% de la teneur dudit constituant dans ledit matériau.
Dans un mode de réalisation, le produit de réparation est choisi de manière à présenter, après frittage, une analyse chimique voisine de celle du CMC des éléments de coffrage, de préférence de manière que la teneur massique de tout constituant du produit de réparation fritté présent en une teneur massique supérieure à 5%, diffère de moins de 20%, de préférence de moins de 10% de la teneur dudit constituant dans ledit CMC.
Par exemple, si la région à réparer est délimitée par un ou plusieurs blocs réfractaires en un produit à haute teneur en alumine, le produit non façonné permettant de fabriquer le produit de réparation est de préférence le béton Pural T. Le produit de réparation peut être amené jusqu’à la région à réparer selon toute technique connue de la personne du métier.
Si l’accès à la région à réparer est difficile, un ou plusieurs passages, par exemple réalisés par perçage, peuvent être ménagés pour faciliter cet accès. Ces passages permettent avantageusement l’introduction d’un dispositif de convoyage du produit de réparation, par exemple une canne refroidie, jusqu’à la région à réparer.
Dans un mode de réalisation, le produit de réparation est pompé au moyen d’une pompe produisant une pression d’aspiration de préférence inférieure ou égale à 180 bar et de préférence acheminé jusqu’à la région à réparer au moyen d’une canne refroidie par eau ou d’une buse.
Pendant toute l’étape b), la région à réparer est de préférence maintenue à une température supérieure à 300°C, de préférence supérieure à 400°C, de préférence supérieure à 500°C, de préférence supérieure à 600°C, de préférence supérieure à 700°C, de préférence supérieure à 800°C, de préférence supérieure à 900°C, et/ou de préférence inférieure à 1550°C, de préférence inférieure à 1500°C.
A l’étape 5), optionnelle, et notamment si le procédé comporte une étape 3), l’installation industrielle est maintenue à une température comprise entre 400°C et 1400°C, de préférence entre 600°C et 1400°C, de préférence entre 1000°C et 1400°C, afin de permettre le frittage du produit de réparation, de préférence pendant une durée supérieure à 8 heures, de préférence supérieure à 10 heures et de préférence inférieure à 15 heures.
A l’étape 6), l’exploitation normale de l’installation est reprise, et si le procédé comporte une étape 3), la température de l’installation industrielle est augmentée pour une remise en fonctionnement.
Exemples
Les exemples non limitatifs qui vont suivre sont donnés en vue d’illustrer l’invention.
Dans un premier mode de réalisation particulier, notamment lorsque la région à réparer appartient à une paroi séparant un espace « intérieur » et un espace « extérieur », le coffrage intérieur est en un CMC, de préférence en une ou plusieurs plaques en un CMC, de préférence maintenues contre la partie de la paroi saine à l’aide d’une ou de plusieurs cannes métalliques, de préférence refroidies à l’aide d’une circulation d’eau. Si la région à réparer débouche du côté extérieur de la paroi, un coffrage extérieur, de préférence en une céramique, de préférence sous la forme d’un CMC, est fixé de manière à obturer extérieurement la région à réparer.
La région à réparer est ensuite remplie du produit de réparation. Le produit de réparation est de préférence acheminé, depuis l’extérieur, par une conduite traversant un ou plusieurs passages ménagés à travers la paroi, puis coulé dans la région à réparer à l’aide d’une canne refroidie à l’aide d’une circulation d’eau.
De préférence, au moins le coffrage intérieur, de préférence le coffrage, n’est pas retiré après mise en place du produit de réparation.
Dans un deuxième mode de réalisation particulier, notamment lorsque la région à réparer résulte d’une usure d’une cuve de l’installation industrielle, on réalise une vidange au moins partielle de ladite cuve. Le coffrage intérieur est en un CMC, de préférence en une ou plusieurs plaques en un CMC, de préférence maintenues contre la cuve à l’aide d’un ou plusieurs tubes en une céramique, de préférence sous la forme d’un CMC, et/ou d’une ou de plusieurs cannes métalliques, de préférence refroidies à l’aide d’une circulation d’eau. Si la région à réparer débouche vers l’extérieur de la cuve, un placage, constituant le coffrage extérieur, de préférence en une céramique, de préférence sous la forme d’un CMC, est fixé de manière à obturer extérieurement la région à réparer.
La région à réparer est ensuite remplie du produit de réparation. Le produit de réparation est de préférence acheminé, depuis l’extérieur de la cuve, par une conduite traversant un ou plusieurs passages ménagés à travers la paroi de la cuve, puis coulé dans la région à réparer à l’aide d’une canne refroidie à l’aide d’une circulation d’eau.
De préférence, le coffrage en un CMC n’est pas retiré après mise en place du produit de réparation.
Le figure 5 illustre la réparation d’un chenal de coulée initialement constitué, depuis l’extérieur jusqu’à l’intérieur, d’une enveloppe métallique 50, d’une couche d’isolation thermique 52, d’un revêtement extérieur 54 et d’un revêtement intérieur 56 (schéma de gauche). Le schéma central illustre le chenal de coulée après usure du revêtement intérieur 56 et le figure de droite illustre le chenal de coulée après réparation.
L’exemple suivant a été réalisé.
Pour fabriquer le produit de réparation, le produit non façonné Castfrax 902 SRAW, commercialisé par la société Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories, a été mélangé, pendant 1 minute, dans un malaxeur à pale rotative et cuve fixe, avec 0,15% d’un éther polycarboxylate modifié, en pourcentage massique sur la base du produit non façonné. Puis 8% d’eau, en pourcentage massique sur la base du produit non façonné, ont été ajoutés et le malaxage s’est poursuivi jusqu’à l’obtention d’un produit de réparation homogène.
160 kg de produit de réparation ont été préparés. Ce produit de réparation était auto-coulable à chaud.
Un moule monobloc en un CMC a été réalisé.
Ce moule présentait une forme générale parallélépipédique rectangle, avec une longueur égale à 600 mm, une largeur égale à 150 mm, et une hauteur égale à 450 mm, l’épaisseur des parois dudit moule étant sensiblement constante et égale à 10 mm.
Le CMC constituant le moule présentait une conductivité thermique entre 20°C et 500°C inférieure à 0,6 W.m^.K'1.
Le CMC était constitué :
- d’une superposition de tissus (ou « woven fabrics » en anglais) en fibres de verre lavé (ou « leached glass » en anglais) comportant une teneur en silice supérieure à 90% en masse, représentant 44% de la masse du CMC, et
- d’une matrice en alumine et en silice, représentant 56% de la masse du CMC.
Ledit CMC présentait une porosité ouverte égale à 38%, une masse volumique apparente égale à 1,65 g/cm3, une teneur en AI2O3 égale à 42%, une teneur en SiCL égale à 57% et une teneur en autres constituants, par exemple des oxydes, égale à 1%, les teneurs en AI2O3, SiÛ2 et autres constituants étant exprimées en pourcentages massiques sur la base dudit CMC.
Le moule a été disposé dans un four comportant un brûleur au gaz.
Le four a ensuite été mis en route de manière à atteindre une température de 1200°C en 2 heures et 40 minutes, simulant une introduction à chaud du moule en CMC dans une installation industrielle, en particulier un chenal de coulée de fonte d’un haut fourneau.
Le coulage du produit de réparation dans le moule, maintenu à 1200°C, a été effectué à l’aide d’une goulotte métallique disposée au-dessus d’une ouverture réalisée dans la voûte du four.
Le produit de réparation a été coulé de manière continue, avec un débit sensiblement égal à 100 kg/min. Lors du remplissage, il a été constaté que le moule en CMC résiste à la poussée du produit de réparation, sans se casser, ni s’ouvrir.
Après avoir rempli le moule, la température a été maintenue à 1200°C pendant 4 heures. La température a ensuite été réduite de manière progressive jusqu’à 800°C, à une vitesse sensiblement égale à 25°C/h. Puis le brûleur a été coupé et la descente en température s’est effectuée de manière naturelle, sans ouverture du four.
Le produit de réparation fritté se trouvant dans le moule a ensuite été récupéré.
Après sciage, il présentait une texture homogène, sans fissure, ni cavité interne pouvant correspondre à une rupture d’alimentation.
Comme cela apparaît clairement à présent, l’invention fournit ainsi un procédé de réparation à chaud qui utilise des éléments en CMC, pour réaliser notamment le coffrage intérieur, ce qui :
- permet une fabrication rapide et parfaitement adaptée à la région à réparer, en particulier parce qu’un CMC, peut être conformé suivant des formes complexes, et notamment de manière à épouser le profil de la région à réparer ;
- facilite l’introduction de ces éléments jusqu’à la région à réparer ;
- facilite leur agencement, ces éléments étant légers ;
- autorise un sacrifice de l’élément de coffrage, c’est-à-dire son maintien en position après la réparation, en particulier parce que la composition d’un CMC, peut être choisie pour être similaire à celle du produit de réparation.
Bien entendu, la présente invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ou représentés, fournis à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs.
En particulier, les compositions des CMC des différentes pièces du coffrage et/ou des accessoires peuvent être identiques ou différentes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réparation à chaud d’une région d’une installation industrielle, ladite région étant à une température supérieure à 250°C, dite « région à réparer » (30i, 302,303), ledit procédé comportant les étapes suivantes : a) installation d’un coffrage (32) dans une position de service, de manière à réaliser un moule autour de la région à réparer ; b) remplissage, de préférence par coulage, du moule avec un produit de réparation (47), au moins une partie du coffrage étant en un Composite à Matrice Céramique, l'installation industrielle étant différente d’un four de verrerie.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’installation industrielle est choisie parmi :
- un four de fusion du fer ou de l’acier, et une partie d’un tel four ;
- un four de fusion d’un métal non ferreux ;
- un élément configuré pour transférer du métal en fusion ;
- un four de cimenterie ;
- un four de réduction de minerai ;
- un incinérateur ;
- un four de traitement des déchets dangereux ;
- un gazéificateur ;
- un reformeur ;
- un four de cuisson de céramiques ;
- un réacteur de noir de carbone ;
- une cuve de rétention destinée à retenir un produit en fusion à une température supérieure à 250°C ;
- une cellule d’électrolyse de l’aluminium ;
- une chambre de combustion d’une turbine ;
- une chaudière.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant, après l’étape b), une étape 5) de frittage du produit de réparation introduit dans le moule à l’étape b), le produit de réparation fritté obtenu étant constitué d’une pluralité de constituants, la teneur massique de tout constituant du produit de réparation fritté présent en une teneur massique supérieure à 5%,
- différant de moins de 20% de la teneur massique dudit constituant dans ledit composite à matrice céramique, et/ou
- différant de moins de 20% de la teneur massique dudit constituant dans une région de l’installation industrielle délimitant la région à réparer.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un élément dudit coffrage présente la forme d’une partie de l’installation industrielle qui était en saillie avant que ladite partie ne disparaisse par usure.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications immédiatement précédentes, dans lequel la fabrication du coffrage comporte une prise d’une empreinte sur une réplique, au moins partielle, de ladite installation industrielle telle qu’avant l’usure ayant conduit à la région à réparer.
6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le coffrage est abandonné dans la région à réparer après ladite réparation.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le coffrage intérieur est entièrement en un composite à matrice céramique.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un élément du coffrage en un composite à matrice céramique comporte des trous traversants et/ou des renfoncements disposés de manière à être remplis par le produit de réparation lors de l’étape b).
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le coffrage comporte
- des éléments de coffrage délimitant partiellement la région à réparer, et
- optionnellement, des accessoires de maintien desdits éléments de coffrage dans une position de service, lesdites accessoires étant en un composite à matrice céramique, identique ou différent du composite à matrice céramique des éléments de coffrage. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel au moins un élément de coffrage présente la forme d’une plaque, plane ou non plane, l’épaisseur de la plaque étant supérieure à 3 mm et inférieure à 50 mm. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications immédiatement précédentes, dans lequel la masse de plus de 50% en nombre des éléments de coffrage est supérieure à 3 kg et inférieure à 50 kg, et/ou dans lequel la plus grande dimension de plus de 30% en nombre des éléments de coffrage est supérieure à 400 mm et inférieure à 1600 mm. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel
- le composite à matrice céramique d’au moins une partie du coffrage et/ou,
- lorsque le coffrage comporte des accessoires de maintien desdits éléments de coffrage dans une position de service en un composite à matrice céramique , le composite à matrice céramique d’au moins un accessoire
- est (sont) fritté(s), et
- présente(nt) une porosité ouverte supérieure à 15% et inférieure à 50%, et
- comporte(nt) plus de 20% et moins de 80% en volume de fibres, et et
- comporte(nt) une matrice composée pour plus de 90% d’oxydes et/ou de carbures et/ou de nitrures et/ou de composé(s) d’oxynitrure d’au moins les éléments Si, Al et N, en pourcentage massique, et
- présente(nt) une masse volumique apparente supérieure à 1,0 g/cm3 et inférieure à 2 g/cm3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
3) réduction de la température dans ladite installation industrielle, jusqu’à une température supérieure à 250°C ;
4) mise en œuvre des étapes a) et b) ;
5) augmentation et maintien de la température de l’installation industrielle entre 400°C et 1400°C afin de fritter le produit de réparation ;
6) augmentation de la température de ladite installation industrielle jusqu’à sa température de fonctionnement. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, l'installation industrielle comportant une enceinte contenant un produit fluide, ledit procédé comportant, avant l’étape a), l’étape suivante :
- si la région à réparer est, au moins partiellement, délimitée par une surface de l’installation industrielle en contact avec ledit produit fluide, vidange, au moins partielle, de ladite enceinte de manière à exposer ladite région à réparer ; et, après l’étape b), l’étape suivante :
- reprise de l’exploitation normale, la température de l’installation industrielle étant maintenue dans ladite région à réparer pendant toutes les étapes du procédé. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, l'installation industrielle comportant une enceinte contenant un produit fluide, ledit procédé comportant, avant l’étape a), les étapes suivantes :
1) si la région à réparer est, au moins partiellement, délimitée par une surface de l’installation industrielle en contact avec ledit produit fluide, vidange, au moins partielle, de ladite enceinte, de manière à exposer ladite région à réparer ;
3) réduction de la température dans la région à réparer jusqu’à une température supérieure à 250°C ; et, après l’étape b), les étapes suivantes :
5) augmentation et maintien de la température de la région à réparer entre 1000°C et 1400°C afin de fritter le produit de réparation ;
6) reprise de l’exploitation normale de l’installation industrielle. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel, à l’étape 3) on réduit la température dans la région à réparer à une température supérieure à 900°C et inférieure à 1500°C. Procédé selon l’une quelconque des trois revendications immédiatement précédentes, comportant une étape de rinçage de la région à réparer après exposition de la région à réparer. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la région à réparer est au moins en partie délimitée
- par un chenal de coulée ou - par une paroi latérale (22) ou une paroi de fond (24) d’une cuve (31) destinée à contenir un produit en fusion, ledit coffrage (32) comportant ou étant constitué par un coffrage intérieur (32i) installé à l’intérieur de ladite cuve à l’étape a). Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel la cuve définit une enceinte fermée inaccessible à un opérateur. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications immédiatement précédentes, dans lequel la région à réparer est au moins en partie délimitée par une dite paroi latérale (22).
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