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Mélange réfractaire basique.
La présente invention se rapporte aux mélanges ré- fraotaires basiques, et à leur mise en oeuvre. Les éléments réfractaires préfabriqués, dont les dimensions peuvent aller de celles d'une brique pleine courante à celles de larges blocs, sont actuellement largement utilisés pour la constitu- tion des revêtements réfractaires des fours de fusion, tels que les fours Martin, les fours à arc, les convertisseurs à insufflation d'air ou d'oxygène, et, plus particulièrement, pour les revêtements des parois latérales, des voûtes et des ciels de foyer des fours.
Pour la préfabrication de tels éléments, la pratique générale actuelle consiste à utiliser un mélange d'une matière
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réfractaire, dolomie ou magnésite pulvérulente ou granulaire, et d'un liant de nature variable ; ces liants sont utilisés en,proportions oomprises entre 15 et 20 % et sont des substan- ces susceptibles de provoquer un frittage, telles que par exemple la bauxite, l'alumine, la sillimanite ou le ciment fondu, qui forment liant à l'égard de la matière réfraotaire, aux températures élevées, c'est-à-dire aux températures de marche des fours.
De plus, on ajoute au mélange un autre liant, goudron ou brai, en quantité égale environ à 10 %, ce liant servant à donner au mélange de matières pulvérulentes ou gra- nulaires une cohésion suffisante à température ambiante pour¯ permettre sa mise en forme et la manutention des éléments préfabriqués obtenus.
Le mélange du type décrit est ensuite placé, de fa- çon bien connue, dans des moules de mise en forme et fortement comprimé afin que l'élément moulé soit suffisamment compact pour qu'on puisse l'extraire du moule, le transporter et le mettre en place dans le four, pour former une partie du re- vêtement réfraotaire à oonstituer.
Un point important à noter est que le pourcentage de goudron incorporé ne doit pas dépasser la valeur indiquée plus haut, afin d'éviter un excès de goudron qui pourrait provoquer une fragmentation partielle des éléments préfabri- qués, et donner naissance à des cavités internes indésirables, /.. par fusion et volatilisation subséquente dues à la température élevée du four. Il y a donc lieu de tenir la quantité de gou- dron employée dans les limites indiquées plus haut, qui cor- respondent à des quantités tout juste suffisantes pour revê- tir les granules en surface, pour mouiller les poudres, et pour donner au mélangea la consistance appropriée.
Toutefois, l'ob- tention de cette oonsistance augmente en général fortement la difficulté et la oomplexité des opérations.
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A la suite d'essais rigoureux, le Demandeur a obser- vé qu'il était possible d'obtenir un mélange réfraotaire du type décrit, beaucoup plus pâteux et beaucoup plus facilement moulable, sans toutefois augmenter le pourcentage de goudron et/ou de brai, simplement par un choix approprié de la granu- lométrie de la matière réfractaire, dolomie ou magnésite. Par suite, la présente invention a pour objet un mélange contenant une matière réfractaire, dolomie ou magnésite, dont 60 % sont sous la forme de morceaux de dimensions comprises entre 30 et 120 mm, et dont le reste, soit 40 %, est sous forme de gravillon ou de poudre, la quantité de gvudron et/ou de brai incorporée ne dépassant pas 10 % en poids.
Un autre objet de l'invention est un procédé de pré- fabrication d'éléments du type décrit, suivant lequel le m4lan- ge conforme à l'invention est coulé dans des moules, à une température comprise entre 90 et 130 C, le mélange en cours de moulage étant mis en vibration soit par l'intermédaire du moule lui-même,soit par l'intermédiaire d'une armature vi- brante noyée dans le mélange, ou de fouloirs vibrants tempo- rairement plongés dans celui-ci.
D'autres buts, caractéristiques et avantagée de l'invention ressortiront encore de la description qui va sui- vre, description faite à titre purement indicatif et nullement limitatif, et avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe verticale schématique d'un oonvertisseur à insufflation d'air ou d'oxygène, le re- vêtement intérieur de ce convertisseur étant en cours d'exécu- tion ; détail de détail - la figure 2 est une vue/en coupe, représentant la réparation du revêtement intérieur d'un four à cuve de section circulaire - la figure 3 est une vue schématique en perspecti- ve d'un moule multiple pour éléments préfabriqués ;
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- la figure 4 est une vue schématique en perspeotive représentant un moule simple pour la préfabrication d'éléments incurvés destinés à former le revêtement intérieur dtune paroi circulaire ) - la figure 5 est une vue schématique en perspective représentant un élément préfabriqué convenant particulièrement pour le revêtement de la paroi intérieure d'un convertisseur à insufflation d'air ou d'oxygène de type LD ; et - la figure 6 est une vue schématique en perspective d'une armature de mise en vibration pour l'exécution de la paroi de fond d'un four à cuve de section circulaire.
Comme indiqué plus haut, le mélange conforme à la présente invention est essentiellement constitué par une ma- tière réfractaire, dolomie et/ou magnésite, cuite ultérieure- ment. La matière préférée pour cet usage est la dolomie dite "stabilisée". Cette matière réfractaire est constituée par des morceaux de grosseurs diverses dont, de préférence, 60 % ont des dimensions comprises entre 30 et 120 mm, 20 % ont des di- mensions comprises entre ?, et 6 mm et le reste, soit 20 est sous forme de poudre. Ala partie pulvérulente de cette matière il peut être ajouté jusqu'à 15 à 20 % d'une matière susceptible de provoquer un frittage, tel que bauxite, alumine,' sillimanite, ciment fondu ou ohromite par exemple.
Finalement, une quantité de goudron ou de brai au plus égale à 11 % et, de préférence, comprise entre 6 et 9 %, est ajoutée au mélange, ce goudron ou ce brai étant d'abord mélangé, à une température comprise entre 90 et 130 C seulement, aveo la partie de la matière réfraotaire se présentant sous forme de poudre ou de gravillon, le mélange ainsi obtenu étant ensuite mélangé avec les morceaux de fortes dimensions de la matière réfractaire.
La masse ainsi obtenue, et maintenue à une température oom- prise entre 90 et 130 C, peut être versée directement dans des moules.
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Le goudron et/ou le brai utilisés doivent contenir le moins possible d'impuretés préjudiciables aux opérations métallurgiques. C'est pourquoi la qualité de ces liants uti- lisée pour la fabrication des électrodes en graphite est lar- gemant employée dans la fabrication de ces éléments réfractai- res. Il est actuellement offert sur le marché des mélanges spécialement étudiés de bitumes, de goudrons, et des liants thermoplastiques bitumineux pouvant être utilisés avec la ma- gnésite et/ou la dolomie.
Après sa mise en place dans le moule, il n'est pas nécessaire de faire subir une compression au mélange, pour le rendre plus compact, et il est en général suffisant de laisser la matière se prendre d'elle-même dans le moule et/ou de mettre le moule en vibration.
De préférence, mais non nécessairement, les moules peuvent être préchauffés.
Les mélanges ci-après ont été utilisés aveo succès Mélange 1
EMI5.1
<tb> Poudre <SEP> (0 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> mm) <SEP> 15 <SEP> à <SEP> 20%
<tb>
<tb> Gravillon <SEP> (2,5 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> mm) <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 20%
<tb>
<tb> Morceaux <SEP> de <SEP> 30 <SEP> à <SEP> 60 <SEP> mm <SEP> 40 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Morceaux <SEP> de <SEP> 65 <SEP> à <SEP> 90 <SEP> mm <SEP> 20%
<tb>
<tb> Brai <SEP> 9%
<tb>
Mélange 2
EMI5.2
<tb> Poudre <SEP> (0 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> mm) <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> %
<tb>
<tb> Gravillon <SEP> (2,5 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> mm)
<SEP> 20 <SEP> à <SEP> 15 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Morceaux <SEP> de <SEP> 30 <SEP> à <SEP> 60 <SEP> mm <SEP> 30 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Morceaux <SEP> de <SEP> 65 <SEP> à <SEP> 120 <SEP> mm <SEP> 30%
<tb>
<tb> Brai <SEP> 7 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Goudron <SEP> 3%
<tb>
Mélange 3
EMI5.3
<tb> Poudre <SEP> (0 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> mm) <SEP> 25 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Gravillon <SEP> (2,5 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> mm) <SEP> 20%
<tb>
<tb> Morceaux <SEP> de <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 70 <SEP> mm <SEP> 20 <SEP> % <SEP>
<tb>
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Morceaux de 75 à 120 mm 35 %
Brai il % mélangé à 2% d'alumine et de magnésite en poudre.
Pour la préfabrication d'éléments de 'petites dimen- sions, il est préférable d'utiliser un moule multiple tel que celui désigné par 1 sur la figure 3, le mélange étant vérsé dans le moule au moyen d'une poche de coulée 2. Dans ce cas, la poche 2 est équipée d'un dispositif de chauffage permettant de maintenir le mélange à la température optimale de coulée.
En vue de tasser et d'épaissir la matière versée dans le moule 1, celui-ci est placé sur une table vibrante (non représentée).
La figure 4 représente un moule simple 3 de plus grandes dimensions, utilisé pour la préfabrication de blocs en forme destinés à constituer le revêtement intérieur des pa- rois latérales d'un four à cuve de section circulaire. Dans ce cas, le tassage du mélange peut être obtenu en mettant le bloc entier en vibration, à la fois en mettant le moule qui le contient sur une table vibrante et en introduisant dans la masse de matière réfractaire des tiges 4, ou des armatures complètes, mises en vibration,, Selon un procédé connu, ces élé- mets préfabriqués peuvent être cuits entre 500 et 6000C, ce qui leur donne une meilleure consistance.
Mais les mélanges conformes à la présente invention ont un champ d'utilisation beaucoup plus large que la simple préfabrication d'éléments réfractaires. En fait, l'emploi de tels mélanges permet de constituer directemeht dans un four un revêtement intérieur complet, ou même de réparer un revê- tement qui a été endommagé ou complètement détruit par le feu.
La figure 2 représente schématiquement une paroi de four 5, constituant la paroi latérale d'un four à cuve circu- laire par exemple, dont le revêtement intérieur réfractaire 6 a été partiellement détruit. La réparation de ce revêtement s'effectue en plaçant à l'intérieur du four un moule ou une
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chemise métallique 7, et en coulant du mélange chaud, en pro- venance d'une poche de coulée 2, directement sur le revêtement intérieur initial, entre la paroi du four 5 et la ohemise mé- tallique 7. L'opération comporte aussi l'emploi d'une armature métallique (telle que celle représentée sur la figure 6) ou même de simples tiges 8 cette armature ou ces tiges étant mi- ses en vibration pour tasser et épaissir la matière réfractaire déposée, et demeurant noyées dans cette matière.
La chemise métallique 7 peut être constituée par un moule qui est retiré après que la matière a pris une consistance suffisante ou, plus simplement, par une tôle de faible épaisseur, cintrée et qui est laissée en place sur le revêtement. De préférence, cette tôle porte de petits orifices permettant à tout excès éventuel de goudron de s(échapper, lorsque le four est mis en service.
La figure 1 représente un exemple d'application de l'invention à la constitution du revêtement intérieur d'un convertisseur 9 du type LD à insufflation d'oxygène, les opé- rations s'effectuant comme suit
1) Une armature métallique 10, telle que celle re- présentée sur la figure 6, est d'abord placée sur le fond du four, cette armature étant faite en fers ronds, et ayant la forme générale d'une couronne. Une certaine quantité de matière réfractaires est ensuite coulée, jusqu'à ce que l'épaisseur dé- sirée sur le fond du four soit obtenue, la matière ainsi mise en place étant, dès le début de sa coulée ou immédiatement après, maintenue en vibration par l'intermédiaire de l'arma- ture 10 et/ou des tiges vibrantes 11 temporairement plongée dans la masse.
2) Une jaquette, ou chemise cylindrique 12 formant noyau de moule est ensuite placée sur le revêtement de fond qui vient d'être mis en place, cette chemise délimitant, avec la surface intérieure de la paroi latérali 9 du four, une cham- bre annulaire 13 dans laquelle du mélange est coulé. Cette
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coulée s'effectue de préférence au moyen d'une poche de coulée 14 à déversement latéral munie d'une goulotte de coulée 15.
La distance existant entre la chemise 12 et la sur- face intérieure de la paroi latérale du four est égale à l'épais- saar désirée pour le revêtement réfractaire, et est comprise en général entre 300 et 600 mm. La hauteur de cette chemise peut être comprise entre 700 et 1.300 mm, et lorsqu'une pre- mière couronne de matière réfractaire a été coulée, cette che- mise peut être remontée pour la coulée d'une deuxième couronna de matière d'une épaisseur comprise aussi entre 700 et 1.300 mm, ces opérations se répétant successivement jusqu'à ce que le haut du four soit atteint.
En variante, une deuxième chemise cylindrique peut être mise en place sur la première chemise 12, et ainsi de suite sur toute la hauteur du four, toute% les chemises ainsi empilées étant retiréespar l'ouverture supé- rieure du four, lorsque la mise en place du revêtement est terminée.
De préférence, et comme indiqué plus haut, des arma- tures semblables à celles de la figure 6, ou des tiges 11, sont introduites dans la masse de matière réfraotaire, entre la che- mise circulaire 12 et la paroi intérieure de la surface laté- rale du four, ces armatures ou tiges étant mises en vibration et assurant ainsi le tassement et l'épaississement de lama- tière réfraotaire coulée.
Selon une autre forme de réalisation, les divers éléments de la chemise cylindrique 12 peuvent être chacun constitué par une tôle d'épaisseur au plus égale à 2 - 3 mm, mise sous forme d'un cylindre. Ces tôles, qui adhèrent à la matière réfractaire, sont laissées en place après l'achèvement du revêtement intérieur, et disparaissent au cours des premiè- res fusions effectuées dans le four.
De plus, et comme le montre la figure 5, un revête- ment intérieur pour un convertisseur à insufflation d'air ou
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d'oxygène tel que celui représenté sur la figure 1 peut être constitué par une série d'éléments préfabriqués 16 dont la forme et les dimensions correspondent exactement à celles du revêtement que l'on désire obtenir. Chacun de ces éléments a une largeur suffisamment réduite polir pouvoir être introduit par l'ouverture supérieure du four, et porte des pattes d'an- orage 17 ainsi que des organes de liaison avec les éléments voisins, de façon que l'ensemble forme un revêtement intérieur complet, compact et sans solution de continuité.
De plus l'expérience a montré que, de façon surpre- nante, les mélanges conformes à la présente invention peuvent aussi, sans aucun inconvénient, être préparés à froid et à sec.
A cet effet la poudre, les grandes et les morceaux constituant la matière réfractaire sont mélangés à du goudron ou à tout liant similaire à l'état pulvérulent. Ce mélange peut être uti- ' lisé exactement comme il a été décrit ci-dessus pour un mélan- ge chaud. En particulier, il peut être vergé à l'état seo dans un moule, et la simple vibration de ce moule suffit pour lui donner la consistante nécessaire. Les blocs ainsi obtenus ont une solidité suffisante pour permettre leur manutention. Comme indiqué plus haut, ces blocs peuvent être préalablement cuits, ou bien placés tels quels dans le four, leur parfaite homogé- néisation s'effectuant automatiquement à la mise en service du four.
Cette dernière façon de procéder est particulièrement avantageuse dans le cas d'un revêtement intérieur monobloc, comme celui des figures 1 et 2.
Selon un autre mode de réalisation intéressant de l'invention, la surface des éléments préfabriqués tournée vers , l'intérieur du four peut recevoir une couche d'une matière plus réfraotaire, et au besoin, moins cohérente :,,le les mélanges conformes à l'invention. Ce résultat peut être obtenu en pla- çant sur la surface appropriée du moule une couche de briques
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réfractaires, ou une couche préalablement compimée de poudre et de granules de dolomie ou de mangésite, par exemple.Le mélange conforme à l'invention est alors coulé sur cette couche plus réfractaire, et forme avec celle-ci un élément monobloo.
L'épaisseur de la couche plus réfraotaire peut être comprise entre 30 et 60 mm.
Des pattes ou des éléments d'ancrage similaires peu- vent être partiellement noyés dans la couche plus réfraotaire, pour assurer une meilleure liaison entre celle-oi et la masse du mélange.
Cette forme de réalisation de l'invention, permet- tant d'obtenir à la surface intérieure du revêtement d'un four une couche en matière hautement réfraotaire, en contaot direct avec le métal dondue, et qui permet par. conséquent de réaliser une protection optimale de l'ensemble de ce revêtement, peut évidemment s'appliquer au cas ou le revêtement intérieur du four est monobloc, comme celui représenté sur les figures 1 et 2.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit.