Refractories — Test methods for thermal shock resistance

This document specifies the principle, equipment, test pieces, procedures, result expression and test report of test methods for thermal shock resistance of refractories. Three test methods are included in this document. Each one is applicable to a different product type and their test results are not comparable. The test method, the test temperature and the test condition are intended to be negotiated by corresponding parties. This document does not purport to address all of the safety concerns, if any, associated with its use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior to use.

Matériaux réfractaires — Méthodes d'essai de la résistance aux chocs thermiques

La présente norme spécifie le principe, les équipements, les éprouvettes, les procédures, l'expression des résultats et le rapport d'essai pour les méthodes d'essai de résistance aux chocs thermiques des matériaux réfractaires. La présente norme inclut trois méthodes d'essai. Chacune s'applique à un type différent de produit dont les résultats d'essai ne sont pas comparables. La méthode d'essai, la température d'essai et les conditions d'essai sont destinées à être négociées entre les parties intéressées. La présente norme n'a pas pour but de traiter tous les problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Avant d'utiliser la présente norme, il est de la responsabilité de l'utilisateur d'établir des pratiques appropriées de sécurité et de protection de la santé et de déterminer l'applicabilité des limitations réglementaires.

General Information

Status
Published
Publication Date
06-Oct-2020
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
07-Oct-2020
Completion Date
07-Oct-2020
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ISO 21736:2020 - Refractories -- Test methods for thermal shock resistance
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ISO 21736:2020 - Matériaux réfractaires -- Méthodes d'essai de la résistance aux chocs thermiques
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 21736
First edition
2020-10
Refractories — Test methods for
thermal shock resistance
Matériaux réfractaires — Méthodes d'essai de la résistance aux chocs
thermiques
Reference number
ISO 21736:2020(E)
ISO 2020
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ISO 21736:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address

below or ISO’s member body in the country of the requester.
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CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 21736:2020(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Method 1: water quenching ...................................................................................................................................................................... 2

4.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 2

4.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 2

4.3 Equipment ................................................................................................................................................................................................... 2

4.3.1 Experimental furnace .................................................................................................................................................. 2

4.3.2 Cooling water channel ........................................................................................................................................... ...... 2

4.3.3 Test piece clamp ............................................................................................................................................................... 2

4.3.4 Drying oven .......................................................................................................................................................................... 2

4.3.5 Grid, mesh size of 5 mm × 5 mm ........................................................................................................................ 2

4.4 Test pieces ................................................................................................................................................................................................... 2

4.4.1 Sampling.................................................................................................................................................................................. 2

4.4.2 Shape, dimensions and preparation of test pieces ............................................................................. 2

4.5 Test procedure ......................................................................................................................................................................................... 4

4.5.1 Heating ..................................................................................................................................................................................... 4

4.5.2 Cooling ...................................................................................................................................................................................... 5

4.6 Results expression ............................................................................................................................................................................... 5

5 Method 2: compressed air quenching ............................................................................................................................................ 5

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 5

5.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 6

5.3 Equipment ................................................................................................................................................................................................... 6

5.4 Test pieces ................................................................................................................................................................................................... 6

5.4.1 Sampling.................................................................................................................................................................................. 6

5.4.2 Shape, dimensions and preparation of test pieces ............................................................................. 6

5.5 Test procedure ......................................................................................................................................................................................... 7

5.5.1 Heating ..................................................................................................................................................................................... 7

5.5.2 Cooling ...................................................................................................................................................................................... 7

5.5.3 Determination .................................................................................................................................................................... 7

5.6 Results expression ............................................................................................................................................................................... 7

6 Method 3: air quenching............................................................................................................................................................................... 8

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 8

6.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 8

6.3 Equipment ................................................................................................................................................................................................... 8

6.4 Test pieces ................................................................................................................................................................................................... 9

6.4.1 Sampling.................................................................................................................................................................................. 9

6.4.2 Shape, dimensions and preparation of test pieces ............................................................................. 9

6.5 Test procedures ...................................................................................................................................................................................... 9

6.5.1 Heating ..................................................................................................................................................................................... 9

6.5.2 Cooling ...................................................................................................................................................................................... 9

6.5.3 Results expression .......................................................................................................................................................... 9

7 Test report ................................................................................................................................................................................................................10

Annex A (informative) Precision data of thermal shock resistance tests ...................................................................11

© ISO 2020 – All rights reserved iii
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ISO 21736:2020(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to

the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see

www .iso .org/ iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 33, Refractories.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2020 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 21736:2020(E)
Refractories — Test methods for thermal shock resistance
1 Scope

This document specifies the principle, equipment, test pieces, procedures, result expression and test

report of test methods for thermal shock resistance of refractories.

Three test methods are included in this document. Each one is applicable to a different product type

and their test results are not comparable.

The test method, the test temperature and the test condition are intended to be negotiated by

corresponding parties.

This document does not purport to address all of the safety concerns, if any, associated with its use. It

is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices and determine the

applicability of regulatory limitations prior to use.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 836, Terminology for refractories

ISO 1927-2, Monolithic (unshaped) refractory products — Part 2: Sampling for testing

ISO 1927-5, Monolithic (unshaped) refractory products — Part 5: Preparation and treatment of test pieces

ISO 5014, Dense and insulating shaped refractory products — Determination of modulus of rupture at

ambient temperature
ISO 5022, Shaped refractory products — Sampling and acceptance testing
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 836 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
water quenching
rapid quenching of the fast-heated test pieces in flowing water of 5 °C to 35 °C
3.2
compressed air quenching

rapid quenching of the fast-heated test pieces in 0,1 MPa compressed air of ambient temperature

3.3
air quenching
quenching of the fast-heated test pieces in natural air of ambient temperature
© ISO 2020 – All rights reserved 1
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ISO 21736:2020(E)
4 Method 1: water quenching
4.1 General

Method 1 (water quenching) is applicable to dense aluminium silicate refractory products, but not

to basic refractory products, silica refractory products, fused cast refractory products, refractory

products with apparent porosity higher than 45 % or the refractories whose thermal shock resistance

is hard to evaluate for low thermal shock cycles or reactions with water.
4.2 Principle

In the conditions of the specified testing temperature and water medium, the test piece with the

specified shape and dimensions suffers thermal shocks. The damage degree of the hot end surface of

the test piece is adopted to describe the thermal shock resistance of the refractories.

4.3 Equipment
4.3.1 Experimental furnace

Use an electric furnace whose temperature can be controlled in accordance with the specifications

in 4.5. The temperature distribution of the test pieces loading area shall be uniform to ensure the

temperature difference between two random points on the hot end surface is not higher than 10 °C. The

uniform temperature zone shall be able to hold at least three test pieces simultaneously. One end of the

thermocouple for temperature determination shall be sealed and 20 mm ± 5 mm away from the hot end

surface of the test pieces. Meanwhile, the temperature record and display devices shall be equipped to

control, record and display the furnace temperature continuously. A diagram of the heating device is

shown in Figures 1 and 2.
4.3.2 Cooling water channel

The channel shall be able to hold multiple test pieces for rapid quenching simultaneously and ensure

the inflow and outflow water temperature rise is not higher than 10 °C. A diagram of the cooling device

is shown in Figures 3 and 4.
4.3.3 Test piece clamp
The clamp is used to fix test pieces for heating or cooling.
4.3.4 Drying oven
The drying oven shall be able to control the test temperature at 110 °C ± 5 °C.
4.3.5 Grid, mesh size of 5 mm × 5 mm

The grid is used to determine the hot end area of test pieces [114 mm × 64 (74) mm] in grid number.

4.4 Test pieces
4.4.1 Sampling

Sampling of shaped refractory products and monolithic refractories shall be conducted in accordance

with ISO 5022 and ISO 1927-2, respectively, or negotiated by corresponding parties.

4.4.2 Shape, dimensions and preparation of test pieces
Standard bricks with di
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 21736
Première édition
2020-10
Matériaux réfractaires — Méthodes
d'essai de la résistance aux chocs
thermiques
Refractories — Test methods for thermal shock resistance
Numéro de référence
ISO 21736:2020(F)
ISO 2020
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ISO 21736:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 21736:2020(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Méthode 1: trempe à l’eau .......................................................................................................................................................................... 2

4.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 2

4.2 Principe ......................................................................................................................................................................................................... 2

4.3 Équipement ................................................................................................................................................................................................ 2

4.3.1 Four expérimental .......................................................................................................................................................... 2

4.3.2 Canal d’eau de refroidissement ........................................................................................................................... 2

4.3.3 Fixation de l'éprouvette ............................................................................................................................................. 2

4.3.4 Dessiccateur électrique .............................................................................................................................................. 2

4.3.5 Grille, taille de maille de 5 mm × 5 mm ........................................................................................................ 3

4.4 Éprouvettes ................................................................................................................................................................................................ 3

4.4.1 Échantillonnage ................................................................................................................................................................ 3

4.4.2 Forme, dimensions et préparation des éprouvettes ......................................................................... 3

4.5 Mode opératoire d'essai .................................................................................................................................................................. 5

4.5.1 Chauffage ................................................................................................................................................................................ 5

4.5.2 Refroidissement ............................................................................................................................................................... 5

4.6 Expression des résultats ................................................................................................................................................................. 6

5 Méthode 2: trempe à l’air comprimé ............................................................................................................................................... 6

5.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 6

5.2 Principe ......................................................................................................................................................................................................... 6

5.3 Équipement ................................................................................................................................................................................................ 6

5.4 Éprouvettes ................................................................................................................................................................................................ 7

5.4.1 Échantillonnage ................................................................................................................................................................ 7

5.4.2 Forme, dimensions et préparation des éprouvettes ......................................................................... 7

5.5 Mode opératoire d'essai .................................................................................................................................................................. 7

5.5.1 Chauffage ................................................................................................................................................................................ 7

5.5.2 Refroidissement ............................................................................................................................................................... 8

5.5.3 Détermination .................................................................................................................................................................... 8

5.6 Expression des résultats ................................................................................................................................................................. 8

6 Méthode 3: trempe à l’air ............................................................................................................................................................................ 8

6.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 8

6.2 Principe ......................................................................................................................................................................................................... 9

6.3 Équipement ................................................................................................................................................................................................ 9

6.4 Éprouvettes .............................................................................................................................................................................................10

6.4.1 Échantillonnage .............................................................................................................................................................10

6.4.2 Forme, dimensions et préparation des éprouvettes ......................................................................10

6.5 Modes opératoires d’essai ..........................................................................................................................................................10

6.5.1 Chauffage .............................................................................................................................................................................10

6.5.2 Refroidissement ............................................................................................................................................................10

6.5.3 Expression des résultats ........................................................................................................................................10

7 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................11

Annexe A (informative) Données de précision des essais de résistance aux chocs thermiques .........12

© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 21736:2020(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 33, Matériaux réfractaires.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 21736:2020(F)
Matériaux réfractaires — Méthodes d'essai de la résistance
aux chocs thermiques
1 Domaine d'application

La présente norme spécifie le principe, les équipements, les éprouvettes, les procédures, l’expression

des résultats et le rapport d’essai pour les méthodes d’essai de résistance aux chocs thermiques des

matériaux réfractaires.

La présente norme inclut trois méthodes d’essai. Chacune s’applique à un type différent de produit dont

les résultats d’essai ne sont pas comparables.

La méthode d'essai, la température d'essai et les conditions d'essai sont destinées à être négociées entre

les parties intéressées.

La présente norme n’a pas pour but de traiter tous les problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés

à son utilisation. Avant d’utiliser la présente norme, il est de la responsabilité de l’utilisateur d’établir

des pratiques appropriées de sécurité et de protection de la santé et de déterminer l’applicabilité des

limitations réglementaires.
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les

éventuels amendements).
ISO 836, Terminologie des matériaux réfractaires

ISO 1927-2, Produits réfractaires monolithiques (non façonnés) — Partie 2: Échantillonnage

ISO 1927-5, Produits réfractaires monolithiques (non façonnés) — Partie 5: Préparation et traitement des

éprouvettes

ISO 5014, Produits réfractaires façonnés denses et isolants — Détermination du module de rupture par

flexion à température ambiante

ISO 5022, Produits réfractaires façonnés — Échantillonnage et contrôle de réception

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 836 ainsi que les suivants

s’appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
trempe à l’eau

la trempe à l’eau désigne une trempe rapide des éprouvettes chauffées rapidement dans une eau

circulant à une température comprise entre 5 °C et 35 °C
© ISO 2020 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 21736:2020(F)
3.2
trempe à l’air comprimé

la trempe à l’air comprimé désigne une trempe rapide des éprouvettes chauffées rapidement dans un

air comprimé à 0,1 MPa à température ambiante
3.3
trempe à l’air

la trempe à l’air désigne une trempe des éprouvettes chauffées rapidement à l’air naturel à température

ambiante
4 Méthode 1: trempe à l’eau
4.1 Généralités

La méthode 1 (trempe à l’eau) est applicable aux produits réfractaires de silicate d’aluminium

denses, mais pas aux produits réfractaires basiques, aux produits réfractaires de silice, aux produits

réfractaires électrofondus, aux produits réfractaires dont la porosité totale est supérieure à 45 % ou

aux réfractaires dont la résistance au choc thermique est difficile à évaluer car ils présentent moins de

résistance au choc thermique ou une réactions à l’eau.
4.2 Principe

Dans les conditions de température d’essai et du milieu d’eau, l’éprouvette à la forme et aux dimensions

spécifiées subit des chocs thermiques. Le degré d’endommagement de la surface chaude de l’éprouvette

est adopté pour décrire la résistance au choc thermique des matériaux réfractaires.

4.3 Équipement
4.3.1 Four expérimental

Utiliser un four électrique dont la température peut être contrôlée conformément aux spécifications

de 4.5. La température de la zone de chargement des éprouvettes doit être uniformément répartie afin

que l’écart de température entre deux points pris au hasard sur la surface chaude soit inférieur à 10 °C.

La zone de température uniforme doit pouvoir contenir au moins trois éprouvettes simultanément.

L’une des extrémités du thermocouple pour la détermination de la température doit être scellée et se

trouver éloignée de 20 mm ± 5 mm de la surface chaude des éprouvettes. Par ailleurs, les dispositifs

d’enregistrement et d’affichage de la température doivent être équipés de façon à contrôler, enregistrer

et afficher en continu la température du four. Un schéma du dispositif de chauffage est représenté sur

les Figures 1 et 2.
4.3.2 Canal d’eau de refroidissement

Le canal doit pouvoir contenir plusieurs éprouvettes qui seront soumises simultanément à une trempe

rapide. La montée en température de l’eau entre la sortie et l’entrée ne doit pas être supérieure à 10 °C.

Un schéma du dispositif de refroidissement est représenté sur les Figures 3 et 4.

4.3.3 Fixation de l'éprouvette

Une pince est utilisée pour fixer les éprouvettes soumises au chauffage ou au refroidissement.

4.3.4 Dessiccateur électrique

Le dessiccateur électrique doit être capable de maintenir la température d’essai à 110 °C ± 5 °C.

2 © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 21736:2020(F)
4.3.5 Grille, taille de maille de 5 mm × 5 mm

La grille est utilisée pour déterminer la surface de la partie chaude des éprouvettes

[114 mm × 64(74) mm], par numéro de grille.
4.4 Éprouvettes
4.4.1 Échantillonnage

L’échantillonnage des produits réfractaires façonnés et des matériaux réfractaires monolithiques doit

être réalisé conformément à l’ISO 5022 et à l’ISO 1927-2 respectivement, ou être négocié entre les

parties intéressées.
4.4.2 Forme, dimensions et préparation des éprouvettes

Des briques normalisées de 230 mm × 114 mm × 64 (74) mm doivent être adoptées pour les essais.

Lorsque les briques sont plus grandes, des éprouvettes de ces dimensions doivent être découpées à

partir des briques d’origine. Une seule éprouvette par brique. S’il n’est pas possible d’obtenir des

éprouvettes aux dimensions spécifiées, d’autres dimensions peuvent être négociées entre les parties

intéressées.

La préparation des éprouvettes de matériaux réfractaires monolithiques doit être réalisée

conformément à l’ISO 1927-5.
Légende
1 corps du four
2 élément chauffant
3 the
...

Questions, Comments and Discussion

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