BE898551A

BE898551A - Matériau réfractaire.

Info

Publication number: BE898551A
Application number: BE0/212114A
Authority: BE
Original assignee: Bitter Karl Heinz
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1984-04-16

Abstract

Procédé de travail des métaux par formation de copeaux,séparation ou abrasion avec utilisation d'un lubrifiant réfrigérant contenant un hydrocarbure fluorochloré,qui contient des esters d'acides carboxyliques à longue chaine et de monoalcools comptant au total 34 à 50 atomes de carbone. Un lubrifiant réfrigérant à utiliser dans ce procédé et un procédé de préparation du nouveau lubrifiant réfrigérant sont décrits. Ce lubrifiant réfrigérant permet des économies d'énergie lors de l'usinage des métaux.

Description


  "Matériau réfractaire"  "Matériau réfractaire"

  
La présente invention est relative à un matériau réfractaire du type correspondant au préambule de la revendication 1 donnée ci-après.

  
Pour la préparation de briques réfractaires

  
et de matériaux réfractaires, on connaît déjà depuis le début de ce siècle le silicate de zirconium (C.H. Meyer, Met. Chem. Ingng. 12 (1914); Harders/Kienow "Feuerfestkunde"

  
 <EMI ID=1.1> 

  
base de zirconium sont apparus isolément uniquement dans les années 50 et 60 sous la forme de matières coulées, comprimées, pulvérisées et projetées, ils disparaissent cependant à nouveau totalement du marché jusqu'à leur réapparition au début des années 70.

  
Le problème du traitement du silicate de zirconium pour ces matériaux et aussi des briques vertes (mas-

  
 <EMI ID=2.1> 

  
tes de retrait , les éclats en forme d'écailles avec des passages ultérieurs pour l'acier et la faible stabilité qui en résulte. Les matériaux à base de silicate de zirconium sont alors très intéressants en soi du point de vue métallurgique. Les 40 à 50% en poids de ZrO 2 ne peuvent pas, en tant que substance inerte , être réduits par l'aluminium présent sous forme métallique dans l'acier provenant des traitements de calmage ainsi que par du Zr, Ti, Si, Mn ou C éventuellement présents comme composants d'alliage.

  
L'invention a pour but de mettre au point un matériau réfractaire qui contient du silicate de zirconium et qui présente une bonne stabilité.

  
On résout ce problème suivant l'invention par les particularités rendues par la partie caractérisante de la revendication 1 donnée ci-après.

  
La coopération des particularités a), b) et c) entraîne une amélioration importante de la stabilité qui se produit par le fait que la matière ne se fritte pas profondément, comme c'était habituellement courant dans les matières de ce genre, et au contraire on en arrive uniquement à un frittage dans une couche pelliculaire mince. Ce frittage uniquement jusqu'à une profondeur limitée offre l'effet avantageux que le matériau réfractaire isole relativement bien du point de vue thermique lors de sa mise en oeuvre, en contact avec la masse fondue d'acier, malgré le poids spécifique élevé. La conductibilité thermique de la couche frittée est, dans le matériau réfractaire suivant l'invention, approximativenent du même ordre de grandeur que dans les matières courantes, contenant du silicate de zirconium. La couche frittée est cependant relativement mince dans le

  
cas du matériau réfractaire suivant l'invention et la conductibilité thermique de la matière sous-jacente, uniquement liée chimiquement, et non pas frittée d'un point de vue céramique, est plus petite d'environ une puissance de dix. La chaleur est donc maintenue derrière la couche frittée relativement mince et elle ne passe pas aussi rapidement à travers la totalité de l'épais-seur de la matière réfractaire.

  
En outre, la combinaison des particularités a), b) et c), a pour effet que, dans le matériau réfractaire suivant l'invention, la couche pelliculaire en cours de frittage,. qui est située au contact de la masse fondue d'acier, est extrêmement tenace et dans une certaine mesure élastique. Par ces propriétés surprenantes, elle est particulièrement résistante vis-à-vis de l'érosion et de l'attaque du laitier, ce qui peut doubler la durée de vie par rapport aux matériaux à base d'alumine. Les matériaux à base d'alumine contenant 85% de A1203 ont même encore un prix de 30% à 40% plus élevé que le matériau réfractaire suivant l'invention.

  
Enfin, une propriété importante du matériau réfractaire suivant l'invention réside dans le fait que

  
les coefficients de dilatation thermique différents de

  
la couche pelliculaire frittée mince et de la matière arrière, uniquement liée par voie chimico-hydraulique, forment par le changement de température lors de la mise

  
en oeuvre du matériau réfractaire, une fine fente capillaire entre les deux parties, ce qui produit un bond supplémentaire dans la conduction thermique et a pour effet quasiment une accumulation de la chaleur dans la couche pelliculaire frittée. Si la couche pelliculaire est détruite mécaniquement, par exemple lorsque

  
le loup (acier résiduaire et laitier) est éliminé d'un avant-creuset, il se reforme aussitôt à la charge suivante une nouvelle pellicule à l'endroit où l'ancienne a été démolie,de sorte que l'endommagement n'apparaît guère.

  
Les matériaux courants à base de silicate de zirconium se frittent profondément et ils sont par con-séquent plus sensibles à un choc thermique et mis davantage en danger par la fissuration et ils présentent

  
une conductibilité thermique supérieure et une moindre durée de vie.

  
Comme produit de régénération, on envisage

  
par exemple des briques de corindon coulées, usagées, provenant de l'industrie de l'acier et du verre,qui sont arrachées après leur mise en oeuvre, soigneusement triées pour éviter des impuretés et ensuite broyées. Le produit de régénération peut normalement fournir totalement la fraction de A1203. Dans des cas particuliers, une addition de corindon pur est également possible, ce qui cependant est de préférence évité étant donné les coûts élevés.

  
Un matériau de grande valeur à base de zircone-

  
 <EMI ID=3.1> 

  
A1203 ne sont pas réduits même par de hauts potentiels de réduction, c'est-à-dire qu'il ne se forme pas de scories qui apparaissent sous la forme d'une impureté dans l'acier. Cela se manifeste entre autres par le fait que la pression partielle d'oxygène mesurée avec une cellule électrolytique n'augmente pas dans une masse fondue d'acier pendant la durée du contact de l'acier avec le matériau réfractaire suivant l'invention.

  
Par la fraction très fine élevée on obtient un meilleur enrobage et un meilleur liage des grains grossiers isolés du matériau, c'est-à-dire un type d'effet de cimentation qui peut être responsable de la ténacité élevée et de la résistance à l'abrasion de la couche pelliculaire frittée.

  
On envisage comme fraction de phosphate du liant par exemple de l'acide phosphorique, comme sulfates mixtes des sulfates de Ca-Al, comme liant hydraulique des ciments alumineux fondus. Ces substances liantes peuvent être ajoutées individuellement ou (de préférence) en mélange.

  
Dans les revendications 2 et 3 sont données

  
les proportions préférées.

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés qui illustrent le mode de fonctionnement d'un matériau réfractaire suivant l'invention.

  
Les figures la, 2a et 3a représentent des vues en coupe transversale à travers la zone de paroi d'une poche de coulée avec un matériau damé courant dans les différentes phases de sa durée de vie.

  
Les figures lb, 2b et 3b montrent des vues correspondantes d'une paroi de poche avec un matériau réfractaire suivant l'invention.

  
Les figures 4 et 5 représentent le comportement d'un matériau réfractaire suivant l'invention lors de l'apparition d'un endommagement à la couche pelliculaire frittée externe.

  
Le blindage externe de la poche est désigné

  
par la référence 1 et il est garni du côté interne d'un revêtement de sécurité briqueté 2. Du côté interne du revêtement de sécurité 2 est agencée une couche épaisse damée, projetée ou vibrée 3. Cette couche 3 est cons-

  
 <EMI ID=4.1> 

  
illustrée la situation au début de la durée de vie du revêtement. Sur le côté qui est en contact avec la masse fondue s'est formée une couche 3' qui est déjà frittée et qui présente une conductibilité thermique élevée par rapport à la couche sous-jacente 3", dans laquelle il n'y a qu'une liaison chimique.

  
La figure 2a illustre la situation après environ 1/4 de la durée de vie. L'épaisseur totale de la couche damée 3 a diminué, l'épaisseur relative de la partie de couche frittée 3' a cependant déjà_augmenté de manière importante par rapport à la partie liée uniquement de manière chimique 3" et elle est environ égale au triple de l'épaisseur de cette dernière.

  
Enfin, sur la figure 3a, la zone 3" qui n'est liée que de manière chimique a totalement disparu et la totalité de la couche damée subsistante 3 est frittée de part en part. Il y a donc une conductibilité thermique élevée jusqu'au revêtement de sécurité 2. Dans la couche frittée compacte 3', les dommages mécaniques qui apparaissent, tels que des fissures et analogues, en font subir aussitôt les conséquences à la totalité de la couche damée subsistante 3.

  
Le matériau réfractaire qui est mis en oeuvre comme illustré sur les figures lb, 2b et 3b et qui forme la couche damée 4, a la composition de départ suivante: 

  
Matières premières Dimension des % en

  
particules,mm poids

  

 <EMI ID=5.1> 


  
Le matériau est traité et appliqué de la manière suivante:

  
Le produit de régénération de corindon, le silicate de zirconium, les argiles et les liants sont mélangés à sec de manière intense dans un malaxeur à mélange forcé. Ensuite, on ajoute au mélange de l'eau et/ou un liant liquide (d'une manière typique à 4% d'humidité) et on mélange encore une fois de manière intense. Le matériau est alors prêt à l'usage et on peut l'appliquer par damage, projection ou à l'aide d'un coffrage vibrant. Dans l'exemple de réalisation, il est damé dans une poche de coulée entre un revêtement de sécurité 2 et un coffrage d'acier, puis il est décoffré, séché et chauffé, après quoi il est prêt pour être mis en oeuvre, c&#65533;est-à-dire pour un premier chargement.

  
Après une courte durée d'usage, c'est-à-dire après le premier chargement, l'aspect de la couche damée 4 (figure lb) est comparable à celui d'un matériau damé courant (figure la) après une durée de mise en oeuvre correspondante, à l'exception du fait que, à cause des coefficients de dilatation thermique fortement dif-férents entre la couche pelliculaire frittée externe 4' et la partie interne liée chimiquement 4" il s'est formé une fente capillaire 5 qui complique le transfert thermique à partir de la couche pelliculaire 4' dans la partie sous-jacente 4".

  
Après 1/4 de la durée d'utilisation (figure 2b), certes l'épaisseur de la couche damée 4 a diminué, mais la couche pelliculaire 4' ne s'est pas étendue dans la totalité de la couche damée 4, et au contraire elle est restée approximativement aussi épaisse que sur la figure lb. Cela reste ainsi également comme on peut l'observer

  
 <EMI ID=6.1> 

  
illustré sur la figure 3b. La couche pelliculaire frittée 4', dans laquelle il y a une conductibilité thermique relativement élevée, conserve sa faible épaisseur et il subsiste toujours encore derrière la couche pelliculaire 4' une partie considérable 4" de la couche damée 4 qui est liée chimiquement et qui présente une conductibilité thermique conformément faible.

  
La couche pelliculaire 4' est particulièrement tenace, de sorte qu'elle n'est pas considérablement attaquée par la masse fondue qui s'écoule devant elle. La fente capillaire 5 est constamment présente.

  
Dans le cas d'un endommagement de la couche pelliculaire 4', ainsi que cela peut arriver lors de l'extraction d'un loup, il se forme un trou 6 dans lequel le matériau réfractaire lié uniquement chimiquement de la partie de couche 4" se trouve à nu. Cependant, lors de la charge suivante, il se forme, ainsi qu'il apparaît sur <EMI ID=7.1>  le trou, et cette couche présente également sur son côté dos la fente capillaire 5 et elle recouvre à nouveau la partie chimiquement liée 4". L'emplacement endommagé

  
se ferme donc de lui-même de cette manière sans avoir une influence défavorable sensible sur les propriétés de la couche damée 4.

  
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et que bien des modifications peuvent

  
y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.

Claims

REVENDICATIONS

1. Matériau réfractaire, en particulier pour le revêtement de récipients métallurgiques qui reçoivent une masse fondue d'acier, à base d'alumine/silicate de zirconium, caractérisé en ce que:

a) un produit de régénération à base d'une matière réfractaire contenant de l'alumine et/ou de corindon, déjà mis en oeuvre,est présent à titre de support d'alumine, b) le matériau contient une fraction très fine, élevée par rapport à la répartition normale des matériaux damés courants, de 3 à 10% en poids d'une granulation inférieure à 0,063 mm, et c) le matériau contient, comme fraction de liant, des phosphates, des sulfates mixtes et/ou des liants hydrauliques.

2. Matériau réfractaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le produit de régénération présente l'analyse directive suivante: <EMI ID=8.1>

3. Matériau réfractaire suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la fraction de liant présente la composition suivante, respectivement par rapport à la quantité totale:

Phosphates: 0,5 - 5% en poids

Sulfates mixtes: 0,1 - 5% en poids

Composants hydrauliques: 0,8 - 25% en poids.

4. Matériau réfractaire, tel que décrit ci-dessus et/ou tel qu'illustré sur les dessins annexés.