EP0214882B1 - Revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique et procédé pour réaliser ce revêtement - Google Patents

Revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique et procédé pour réaliser ce revêtement Download PDF

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EP0214882B1
EP0214882B1 EP86401649A EP86401649A EP0214882B1 EP 0214882 B1 EP0214882 B1 EP 0214882B1 EP 86401649 A EP86401649 A EP 86401649A EP 86401649 A EP86401649 A EP 86401649A EP 0214882 B1 EP0214882 B1 EP 0214882B1
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EP
European Patent Office
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layer
liquid metal
sinterable
sintered
inorganic particles
Prior art date
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EP86401649A
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German (de)
English (en)
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EP0214882A1 (fr
EP0214882B2 (fr
Inventor
Jean-Charles Daussan
André Daussan
Gérard Daussan
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Daussan SAS
Original Assignee
Daussan SAS
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Publication date
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Application filed by Daussan SAS filed Critical Daussan SAS
Priority to AT86401649T priority Critical patent/ATE40804T1/de
Publication of EP0214882A1 publication Critical patent/EP0214882A1/fr
Priority to MYPI87002284A priority patent/MY101458A/en
Publication of EP0214882B1 publication Critical patent/EP0214882B1/fr
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Publication of EP0214882B2 publication Critical patent/EP0214882B2/fr
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a coating for protecting the interior of a metallurgical container intended to contain a liquid metal such as liquid steel.
  • the invention also relates to a method for producing such a protective coating.
  • the metallurgical container which it is desired to protect by means of a coating in accordance with the invention may be a ladle, a tundish or a slag tank.
  • These metallurgical vessels generally comprise an outer steel casing which is coated internally with a lining of refractory material such as bricks made of magnesia, alumina or silico-aluminous or of refractory cement.
  • French patent 2,316,027 recommends the protection of all the interior parts of a liquid metal transfer container by the interposition between the permanent refractory lining and the liquid metal of sinterable elements, generally in the form of plates.
  • French patent 2,393,637 describes a similar protection, made with or without the use of prefabricated elements, refractory insulators sinterable in contact with liquid steel and made integral with the permanent refractory lining by application of a composition of substantially identical nature. to that of the aforementioned prefabricated elements.
  • French Patent 2,451,789 relates to protection of the permanent refractory lining of a metallurgical container, comprising between this refractory lining and the coating coming into contact with liquid steel, a relatively compressible layer based on organic fibers and / or inorganic coated in a binder.
  • French patent 2,393,637 already cited above also describes the possibility of projecting or introducing using a mold leaving between itself and the wall to be coated, a uniform space into which the composition is introduced by tamping. and / or by blowing, by suction or by vibration.
  • the protective coatings formed by the plates or prefabricated elements are relatively expensive and complicated to implement. In addition, these prefabricated plates or elements generally do not resist beyond five to six successive flows.
  • these plates must be preheated to a temperature above 600 ° C to remove moisture and the organic compounds they contain, in order to avoid any pollution of the liquid metal by hydrogen.
  • the prefabricated plates or elements try to curve under the effect of heat, creating between the joints of these plates or elements, spaces in which the liquid metal can infiltrate which can thus reach the permanent refractory lining.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks of the aforementioned known solutions by creating a protective coating which is both inexpensive, easy to use, which withstands many successive flows, which withstands temperatures without damage. high preheating, which allows to maintain a high power of thermal insulation during many successive castings and which avoids any risk of adhesion between the coating and the wall of the metallurgical container, thus considerably facilitating the cleaning thereof this at the end of casting.
  • the coating for protecting the interior of a metallurgical container intended to contain a liquid metal this coating being based on refractory inorganic particles, coated in a binder, and comprising a layer whose composition and particle size inorganic refractory particles are such that this layer sintered throughout its mass, under the effect of the heat of the liquid metal contained in the metallurgical container and being characterized in that it comprises between the aforementioned layer and the wall of the container, a layer whose composition and particle size of the refractory inorganic particles are such that this layer does not sinter or only sinter partially, so as to remain brittle, even when the first layer is completely sintered.
  • the coating according to the invention thus comprises at least two separate layers.
  • One of these two layers gradually sintered when it is in contact with the liquid metal. After a long contact time, for example after ten successive flows, this layer is sintered throughout its mass.
  • the other layer does not sinter or sinter only partially, so as to remain brittle, even when the first layer is completely sintered.
  • this layer does not adhere to this lining. Consequently, any risk of adhesion between the coating and this refractory lining is avoided, even when the first layer is completely sintered, so that cleaning at the end of casting of the interior of the metallurgical container is very easy and the refractory lining of this container is not likely to be damaged, neither during pouring, nor during cleaning.
  • the duration of use of a two-layer coating is surprisingly significantly greater than that of a coating formed of a single layer, sinterable throughout its mass, of the same thickness as that of the two layers of the coating according to the invention.
  • Sintering is the physico-chemical phenomenon which makes it possible to create a bond between two inorganic particles. This sintering takes place at a temperature significantly lower than the melting temperature of these particles. This sintering is favored by the high pressure exerted by the liquid metal on the coating according to the invention, by the possible presence, within this coating of very fine particles, of fluxes (inorganic particles having a melting point lower than that other particles that are refractory) and by using the lowest possible binder content, so that the inorganic particles are arranged very close to each other.
  • the method for producing the coating according to the invention consists in successively applying the different layers from a mud comprising the solid ingredients of the layer which it is desired to form, mixed with a liquid, for example ethylene glycol alcohol and / or water in a proportion of 3 to 30% by weight of liquid, the density of these sludges varying according to the layer, between 0.8 and 3.5 kg / dm3, after which the different layers are dried.
  • This drying is carried out at a temperature between 100 and 200 ° C to remove the free water.
  • the different layers are preheated to a temperature between 600 and 1450 ° C. to remove the water of constitution and / or of crystallization to avoid any pollution of the liquid metal by hydrogen.
  • the mud is applied, preferably by spraying and / or spraying, but can also be carried out by other mechanical means such as: molding, injection, vibration, by gravity, trowelling or any other means of application. .
  • the method according to the invention is both very economical and is perfectly suited to the application of successive layers having different compositions.
  • the single appended figure shows, by way of nonlimiting example, in cross section, a coating according to the invention, with three superimposed layers, applied inside a tundish.
  • the flow distributor intended to contain liquid steel comprises an outer casing made of steel 1 comprising on its internal faces a permanent refractory lining composed of refractory bricks 2.
  • a protective coating is applied in the form of mud, which, in the example shown, comprises three layers 3, 4, 5.
  • the outer layer 3 intended to come into contact with the liquid metal which is poured into the tundish consists of a mixture of refractory inorganic particles, linked together by means of an organic and / or inorganic binder.
  • the composition of these inorganic particles and their particle size are such that these particles can sinter, that is to say bind to each other to create a coherent mass, in contact with the liquid metal.
  • this sintering is carried out very gradually and reaches the entire thickness of the layer 3, that is to say the entire mass of this layer, after a certain contact time which generally corresponds to several hours and several successive flows.
  • the thickness of this layer 3 is generally between 1 and 10 cm.
  • the intermediate layer 4 is also constituted by a mixture of inorganic particles linked together by means of an organic and / or inorganic binder.
  • the composition and particle size of these particles are such that these particles only partially sinter, so that this layer 4 remains brittle (or meringuable according to the expression used in steelmakers), even when the outer layer 3 is completely sintered in its mass.
  • the thickness of this layer 4 is generally of the same order of magnitude as that of layer 3.
  • Layer 5 is in direct contact with the lining of refractory bricks 2.
  • This layer 5 also consists of a mixture of inorganic refractory particles, linked together by an organic and / or inorganic binder.
  • the layer 5 is not sinterable, so that after destruction under the effect of heat, of the organic and / or inorganic binder which ensures the initial cohesion of this layer , this layer 5 becomes powdery and no longer has any adhesion with the lining of refractory bricks 2.
  • the more or less sinterable nature of the layers 3 and 4 depends on the nature and the composition of the refractory inorganic particles, on the particle size thereof, on the possible presence of fluxes such as iron oxide or carbonate of alkali or alkaline earth metals and binder content.
  • a composition containing a large proportion of refractory inorganic particles will preferably be used.
  • the proportion by weight of these will preferably be between 90 and 99.7%.
  • the particle size of these particles is preferably between 0 and 4 mm, which implies that some of them are very fine, this fineness promoting sintering.
  • the intermediate layer 4 contains a proportion of refractory inorganic particles lower than that of the completely sinterable layer 3. This proportion is preferably between 75 and 95% by weight.
  • the particle size of these particles is advantageously between 0 and 3 mm, preferably between 0.25 and 2.5 mm, so that very fine particles of particle size less than 0.5 mm are absent from this composition, so as to limit sintering.
  • this layer 4 can only partially sinter while remaining brittle, that is to say brittle, even when the layer 3 is completely sintered in its mass.
  • this intermediate layer 4 only partially sintered, this intermediate layer retains its thermal insulation properties, so that it makes it possible to avoid cooling of the liquid metal, even when the outer layer 3 is completely sintered and thus has lost its initial thermal insulation properties.
  • the layer 5 adjacent to the refractory permanent lining 2 preferably contains between 65 and 96% by weight of refractory inorganic particles whose particle size is preferably between 0 and 5 mm.
  • This layer 5 due to its lower content of refractory inorganic particles, and the fact that it is separated from the sinterable layer 3, by an intermediate layer 4, thermally insulating, does not sinter under the effect of heat, so that after destruction of the binder initially ensuring the cohesion of the layer, the latter loses all its cohesion and becomes pulverulent.
  • the coating according to the invention not only effectively protects the gar permanent refractory lining 2 but it makes it very easy to clean the interior of the distributor at the end of casting.
  • these layers are successively applied to the walls of the tundish, in the form of sludge containing the solid ingredients of these layers, mixed with a liquid for example such as water and / or oils, in an amount of 3 to 30% by weight of liquid.
  • a liquid for example such as water and / or oils
  • An alcohol could also be suitable (for example: ethylene glycol).
  • the mud applied must be sufficiently pasty, so as to adhere to the walls of the tundish, or to the other layers, without sinking.
  • the density of the mud applied varies according to the layers 5, 4, 3, between 0.8 kg / dm3 and 3.5 kg / dm3, the outer layer 3 being denser than the intermediate layer 4 and the latter being itself even denser than the layer 5 adjacent to the refractory lining 2.
  • the layers 3, 4, 5 thus applied are then dried at a temperature of between 100 and 200 ° C., for example by buckling and / or by blowing hot air or by means of electric heating resistors, placed inside. of the tundish and attached to a cover closing the latter. This drying eliminates the free water from the mud which constitutes the different layers.
  • the layers 3, 4, 5 are preheated to a temperature equal to at least 600 ° C., this temperature possibly reaching 1450 ° C.
  • the inorganic and / or organic binders which decompose the initial cohesion of the layers 3, 4, 5 are decomposed.
  • This heating at high temperature has the effect of partially sintering the outer layer 3.
  • This partial sintering makes it possible to restore the cohesion of the entire coating.
  • This cohesion makes it possible to prevent, when the liquid metal is poured into the tundish, that the inorganic particles detach from the coating to pollute the liquid metal.
  • the layer 5 adjacent to the permanent refractory lining 2 does not sinter and becomes powdery, this layer 5 has no adhesion with respect to this lining, so that at the end of casting, the removal of the coating is very easy and there is no risk of damaging the refractory lining by trying to remove by means of tools such as jackhammers, the solidified masses adhering to this permanent refractory lining.
  • one of the layers 4 or 5 can be omitted, so as to limit the number of layers to at least 2.
  • the layers 3 and 4 can be inverted, that is to say by placing the sinterable layer 3 between the non-sinterable layer 5 and the partially sinterable layer 4.
  • the method according to the invention makes it possible to apply, at the level of the slag area 6 supernatant the liquid metal, an additional thickness 7 of the sinterable layer 3.
  • This additional thickness 7 may have the same composition as the layer 3 so as to sinter at the same time as this.
  • This additional thickness 7 makes it possible to reinforce the protection provided by the coating according to the invention, in the most vulnerable zone of the flow distributor, namely the zone of slag.
  • This additional thickness 7 may also have a composition different from that of the layer 3 so as to provide increased protection against slag.
  • the composition of the layer forming this additional thickness 7 can thus contain highly refractory particles such as zircon and / or zirconia and / or carbon, and / or silicon carbide.
  • the thickness of the coating can, of course, also be increased in other places in the tundish and in part in the impact zone of the casting jet which is poured from the tundish placed above the tundish. casting.

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Description

  • La présente invention concerne un revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique destiné à contenir un métal liquide tel que de l'acier liquide.
  • L'invention vise également un procédé pour réaliser un tel revêtement de protection.
  • Le récipient métallurgique que l'on désire protéger au moyen d'un revêtement conforme à l'invention peut être une poche de coulée, un répartiteur de coulée ou une cuve à scories.
  • Ces récipients métallurgiques comprennent généralement une enveloppe extérieure en acier qui est revêtue intérieurement par un garnissage en matière réfractaire tel que des briques en magnésie, alumine ou silico-alumineux ou en ciment réfractaire.
  • En fin de coulée, il est nécessaire d'éliminer les résidus subsistant dans les récipients ayant contenu le métal liquide. Ces résidus sont très agressifs vis-à-vis du garnissage intérieur en matière réfractaire, de sorte que celui-ci s'use au cours du temps et doit être remplacé au bout d'un certain temps d'utilisation, ce qui constitue une opération compliquée et onéreuse.
  • De nombreuses solutions ont déjà été proposées pour protéger contre l'usure, le garnissage permanent réfractaire des récipients métallurgiques.
  • Le brevet français 2 316 027 préconise la protection de toutes les parties intérieures d'un récipient de transvasement de métaux liquides par l'interposition entre le garnissage réfractaire permanent et le métal liquide d'éléments frittables, généralement sous forme de plaques.
  • Le brevet français 2 393 637 décrit une protection similaire, réalisée à l'aide ou non d'éléments préfabriqués, isolants réfractaires frittables au contact de l'acier liquide et rendus solidaires du garnissage réfractaire permanent par application d'une composition de nature sensiblement identique à celle des éléments préfabriqués précités.
  • Le brevet français 2 451 789 a trait à une protection du garnissage permanent réfractaire d'un récipient métallurgique, comportant entre ce garnissage réfractaire et le revêtement venant au contact de l'acier liquide, une couche relativement compressible à base de fibres organiques et/ou inorganiques enrobées dans un liant.
  • Il a également été préconisé dans la demande de brevet de la République Fédérale Allemande n° 2 010 743 d'incorporer sous les éléments préfabriqués et derrière ceux-ci du sable non aggloméré, afin d'augmenter le coefficient d'isolation thermique du revêtement d'usure venant au contact de l'acier liquide.
  • Le brevet français 2 393 637 déjà cité plus haut décrit également la possibilité de projeter ou d'introduire à l'aide d'un moule laissant entre lui-même et la paroi à revêtir, un espace uniforme dans lequel on introduit la composition par damage et/ou par soufflage, par aspiration ou par vibration.
  • Toutes ces solutions comportent de nombreux désavantages.
  • Les revêtements de protection constitués par les plaques ou des éléments préfabriqués sont relativement onéreux et compliqués à mettre en oeuvre. De plus, ces plaques ou éléments préfabriqués ne résistent généralement pas au-delà de cinq à six coulées successives.
  • Dans certains cas, ces plaques doivent être préchauffées à une température supérieure à 600°C pour éliminer l'humidité ainsi que les composés organiques qu'elles renferment, afin d'éviter toute pollution du métal liquide par de l'hydrogène.
  • Lors de ce préchauffage, les plaques ou éléments préfabriqués tentent à s'incurver sous l'effet de la chaleur, en créant entre les joints de ces plaques ou éléments, des espaces dans lesquels peut s'infiltrer le métal liquide qui peut ainsi atteindre le garnissage réfractaire permanent.
  • Cette situation est encore aggravée lorsque l'espace compris entre les plaques et le garnissage réfractaire permanent est rempli de matière pulvérulente telle que du sable. En effet, cette matière pulvérulente risque de polluer le métal liquide en coulant à travers les espaces créés entre les plaques incurvées sous l'effet de la chaleur. De plus, en s'infiltrant dans ces espaces, le métal liquide se mélange avec la matière pulvérulente en créant une masse qui adhère fortement au garnissage réfractaire permanent qui devient alors très difficile à nettoyer.
  • Les revêtements mono-couche réalisés par projection, comme décrit dans le brevet français 2 393 637, obtenus à partir d'un mélange de particules inorganiques réfractaires et d'un liant inorganique ou organique, ne présentent pas les inconvénients précités concernant les plaques ou autres éléments préfabriqués.
  • Ces revêtements doivent obligatoirement fritter au contact du métal liquide, afin d'éviter tout risque que des particules inorganiques se détachent de ces revêtements et polluent le métal liquide.
  • Ce frittage a lieu progressivement et au bout d'une certaine durée de contact entre le métal liquide et le revêtement de protection, toute la masse de celui-ci est frittée, ce qui se traduit par les deux inconvénients suivants:
    • - tout d'abord lorsque toute la masse du revêtement est frittée, ce revêtement possède un pouvoir d'isolation thermique notablement réduit, de sorte qu'on risque de refroidir le métal liquide,
    • - par ailleurs, lorsque toute la masse du revêtement est frittée, cette masse adhère au garnissage réfractaire permanent et ce dernier devient alors très difficile à nettoyer.
  • Pour ces deux raisons, on évite d'attendre que le revêtement soit entièrement fritté, de façon que lorsque la coulée est terminée, ce revêtement puisse se détacher d'un seul bloc des parois intérieures du récipient métallurgique par simple retournement de celui-ci.
  • Par conséquent, ce revêtement n'est utilisable que pour quelques coulées successives et doit donc être remplacé fréquemment. Ce remplacement est relativement coûteux et occasionne une interruption de la coulée qui est également défavorable sur le plan économique.
  • Dans le brevet français 2 338 100, il a été proposé de placer entre le revêtement frittable et le garnissage réfractaire permanent, une matière par exemple à base de papier, qui peut limiter les risques d'adhérence entre le revêtement fritté et le garnissage réfractaire permanent. Toutefois, cette matière est rapidement carbonisée sous l'effet de la chaleur, de sorte qu'elle est en pratique incapable de remplir la fonction précitée.
  • Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des solutions connues précitées en créant un revêtement de protection qui soit à la fois peu onéreux, aisé à mettre en oeuvre, qui résiste à de nombreuses coulées successives, qui résiste sans dommage à des températures élevées de préchauffage, qui permette de maintenir un haut pouvoir d'isolation thermique pendant de nombreuses coulées successives et qui permette d'éviter tout risque d'adhérence entre le revêtement et la paroi du récipient métallurgique, en facilitant ainsi considérablement le nettoyage de celui-ci en fin de coulée.
  • Suivant l'invention, le revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique destiné à contenir un métal liquide, ce revêtement étant à base de particules inorganiques réfractaires, enrobées dans un liant, et comprenant une couche dont la composition et la granulométrie des particules inorganiques réfractaires sont telles que cette couche fritte dans toute sa masse, sous l'effet de la chaleur du métal liquide contenu dans le récipient métallurgique et étant caractérisé en ce qu'il comprend entre la couche précitée et la paroi du récipient, une couche dont la composition et la granulométrie des particules inorganiques réfractaires sont telles que cette couche ne fritte pas ou ne fritte que partiellement, de manière à rester friable, même lorsque la première couche est complètement frittée.
  • Le revêtement conforme à l'invention comprend ainsi au moins deux couches distinctes. L'une de ces deux couches fritte progressivement lorsqu'elle est en contact avec le métal liquide. Après une longue durée de contact, par exemple après une dizaine de coulées successives, cette couche est frittée dans toute sa masse.
  • L'autre couche, ne fritte pas ou ne fritte que partiellement, de manière à rester friable, même lorsque la première couche est complètement frittée. Ainsi, lorsque cette autre couche est en contact avec le garnissage réfractaire permanent, cette couche n'adhère pas à ce garnissage. Par conséquent, tout risque d'adhérence entre le revêtement et ce garnissage réfractaire est évité, même lorsque la première couche est complètement frittée, de sorte que le nettoyage en fin de coulée de l'intérieur du récipient métallurgique est très aisé et le garnissage réfractaire de ce récipient ne risque pas d'être abîmé, ni lors de la coulée, ni lors du nettoyage.
  • On sait par ailleurs, que le frittage du revêtement est néfaste à l'égard de ses propriétés isolantes. Etant donné que la seconde couche ne fritte pas ou ne fritte que partiellement, cette seconde couche continue à assurer une isolation thermique suffisante, même lorsque la première couche est complètement frittée et présente par conséquent elle-même un pouvoir d'isolation thermique très réduit.
  • On peut ainsi, grâce à l'association de deux couches, l'une frittable et l'autre partiellement frittable ou non frittable, prolonger considérablement la durée d'utilisation du revêtement de protection d'un récipient métallurgique, ce qui permet d'éviter des interruptions trop fréquentes et trop longues et par conséquent coûteuses, de la coulée.
  • Ainsi, la durée d'utilisation d'un revêtement à deux couches, conforme à l'invention, est de façon surprenante nettement supérieure à celle d'un revêtement formé d'une seule couche, frittable dans toute sa masse, de même épaisseur que celle des deux couches du revêtement conforme à l'invention.
  • Le frittage est le phénomène physico-chimique qui permet de créer une liaison entre deux particules inorganiques. Ce frittage a lieu à une température nettement inférieure à la température de fusion de ces particules. Ce frittage est favorisé par la forte pression exercée par le métal liquide sur le revêtement conforme à l'invention, par la présence éventuelle, au sein de ce revêtement de particules très fines, de fondants (particules inorganiques ayant un point de fusion inférieur à celui des autres particules qui sont réfractaires) et par l'utilisation d'une teneur en liant la plus faible possible, afin que les particules inorganiques soient disposées très près les unes des autres.
  • Selon un autre aspect de l'invention, le procédé pour réaliser le revêtement conforme à l'invention, consiste à appliquer successivement les différentes couches à partir d'une boue comprenant les ingrédients solides de la couche que l'on veut former, mélangés avec un liquide par exemple de l'alcool éthylèneglycol et/ou de l'eau à raison de 3 à 30% en poids de liquide, la densité de ces boues variant suivant la couche, entre 0,8 et 3,5 kg/dm3, après quoi les différentes couches sont séchées. Ce séchage est effectué à une température comprise entre 100 et 200°C pour éliminer l'eau libre. Dans certains cas, les différentes couches sont préchauffées à une température comprise entre 600 et 1 450°C pour éliminer l'eau de constitution et/ou de cristallisation pour éviter toute pollution du métal liquide par de l'hydrogène.
  • L'application de la boue se fait, de préférence par projection et/ou par pulvérisation, mais peut être aussi effectuée par d'autres moyens mécaniques tels que: moulage, injection, vibration, par gravité, truellage ou tout autre moyen d'application.
  • Le procédé conforme à l'invention, est à la fois très économique et est parfaitement adapté à l'application de couches successives présentant différentes compositions.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
  • La figure unique annexée montre, à titre d'exemple non limitatif, en coupe transversale, un revêtement conforme à l'invention, à trois couches superposées, appliquées à l'intérieur d'un répartiteur de coulée.
  • Dans la réalisation représentée sur la figure annexée, le répartiteur de coulée destiné à contenir de l'acier liquide, comprend une enveloppe extérieure en acier 1 comportant sur ses faces internes un garnissage réfractaire permanent composé de briques réfractaires 2.
  • Sur ce garnissage réfractaire permanent, est appliqué sous forme de boue, un revêtement de protection qui, dans l'exemple représenté, comprend trois couches 3, 4, 5.
  • La couche extérieure 3 destinée à venir en contact avec le métal liquide qui est versé dans le répartiteur de coulée, est constituée par un mélange de particules inorganiques réfractaires, liées entre elles au moyen d'un liant organique et/ou inorganique. La composition de ces particules inorganiques et leur granulométrie sont telles que ces particules puissent fritter, c'est-à-dire se lier entre elles pour créer une masse cohérente, au contact du métal liquide.
  • Au contact du métal liquide, ce frittage est réalisé très progressivement et atteint toute l'épaisseur de la couche 3, c'est-à-dire toute la masse de cette couche, au bout d'une certaine durée de contact qui correspond généralement à plusieurs heures et à plusieurs coulées successives.
  • Bien entendu, plus l'épaisseur de cette couche 3 est importante, plus longue sera la durée au bout de laquelle cette couche est complètement frittée dans sa masse. L'épaisseur de ette couche 3 est généralement comprise entre 1 et 10 cm.
  • La couche intermédiaire 4 est également constituée par un mélange de particules inorganiques liées entre elles au moyen d'un liant organique et/ou inorganique. La composition et la granulométrie de ces particules sont telles que ces particules ne frittent que partiellement, de façon que cette couche 4 reste friable (ou meringuable selon l'expression utilisée chez les aciéristes), même lorsque la couche extérieure 3 est complètement frittée dans sa masse. L'épaisseur de cette couche 4 est généralement du même ordre de grandeur que celle de la couche 3.
  • La couche 5 est en contact direct avec le garnissage en briques réfractaires 2. Cette couche 5 est également constituée par un mélange de particules inorganiques réfractaires, liées entre elles par un liant organique et/ou inorganique. Toutefois, à la différence des autres couches 3 et 4, la couche 5 n'est pas frittable, de sorte qu'après destruction sous l'effet de la chaleur, du liant organique et/ou inorganique qui assure la cohésion initiale de cette couche, cette couche 5 devient pulvérulente et ne présente plus aucune adhérence avec le garnissage en briques réfractaires 2.
  • Les couches 3 et 4 respectivement frittable et frittable partiellement présentent de préférence la composition pondérale suivante:
    • - liant minéral (par exemple bore et/ou acide borique et/ou argile et/ou un ou plusieurs silicates et/ou ciment alumineux et/ou phosphatique et/ou magnésien) et/ou liant organique et/ou synthétique (par exemple une colle synthétique telle que résine phénolique).................................................. 0,3 à 15%
    • - particules inorganiques réfractaires sous. forme de grains et/ou de fibres (par exemple chrome - magnésie et/ou magnésie et/ou silicate de magnésie et/ou silice - et/ou alumine et/ou zircon et/ou zircone)............................................... 70 à 99,7%
    • - particules organiques et/ou matières carbonées en fibres et/ou en grains....................... 0 à 28,7%
    • - composé tensio-actif.............................. 0 à 5%
  • Le caractère plus ou moins frittable des couches 3 et 4 dépend de la nature et de la composition des particules inorganiques réfractaires, de la granulométrie de celles-ci, de la présence éventuelle de fondants tels que de l'oxyde de fer ou du carbonate de métaux alcalins ou alcalino-terreux et de la teneur en liant.
  • Pour que la couche 3 puisse fritter complètement au contact du métal liquide, on utilisera de préférence une composition renfermant une importante proportion de particules inorganiques réfractaires. Ainsi, la proportion pondérale de celles-ci sera de préférence comprise entre 90 et 99,7%. La granulométrie de ces particules est de préférence comprise entre 0 et 4 mm, ce qui implique que certaines d'entre elles sont très fines, cette finesse favorisant le frittage.
  • La couche intermédiaire 4 contient une proportion de particules inorganiques réfractaires inférieure à celle de la couche complètement frittable 3. Cette proportion est de préférence comprise entre 75 et 95% en poids. La granulométrie de ces particules est comprise avantageusement entre 0 et 3 mm, de préférence entre 0,25 et 2,5 mm, de sorte que les particules très fines de granulométrie inférieure à 0,5 mm sont absentes de cette composition, de façon à limiter le frittage. Ainsi, cette couche 4 ne peut fritter que partiellement en restant ainsi friable, c'est-à-dire cassante, même lorsque la couche 3 est complètement frittée dans sa masse.
  • Du fait que cette couche intermédiaire 4 ne fritte que partiellement, cette couche intermédiaire conserve ses propriétés d'isolation thermique, de sorte qu'elle permet d'éviter le refroidissement du métal liquide, même lorsque la couche extérieure 3 est complètement frittée et a ainsi perdu ses propriétés initiales d'isolation thermique.
  • La couche 5 adjacente au garnissage permanent réfractaire 2, renferme de préférence entre 65 et 96% en poids de particules inorganiques réfractaires dont la granulométrie est comprise de préférence entre 0 et 5 mm. Cette couche 5, en raison de sa teneur plus faible en particules inorganiques réfractaires, et du fait qu'elle soit séparée de la couche frittable 3, par une couche intermédiaire 4, thermiquement isolante, ne fritte pas sous l'effet de la chaleur, de sorte qu'après destruction du liant assurant initialement la cohésion de la couche, cette dernière perd toute sa cohésion et devient pulvérulente. Ainsi, après de nombreuses coulées successives, lorsqu'on estime que le revêtement conforme à l'invention est suffisamment usé et qu'il convient de le remplacer par un revêtement neuf, étant donné que la couche 5 adjacente au garnissage réfractaire permanent 2 est pulvérulente, il n'existe aucune adhérence entre ce garnissage réfractaire et l'ensemble du revêtement, de sorte que celui-ci se détache très facilement et d'un seul bloc du garnissage réfractaire 2, par simple retournement du répartiteur de coulée.
  • Par conséquent, le revêtement conforme à l'invention, non seulement protège efficacement le garnissage réfractaire permanent 2 mais il permet de nettoyer très facilement l'intérieur du répartiteur en fin de coulée.
  • Conformément au procédé selon l'invention, pour réaliser le revêtement à trois couches 3, 4, 5 que l'on vient de décrire, on applique successivement ces couches sur les parois du répartiteur de coulée, sous forme de boues renfermant les ingrédients solides de ces couches, mélangés avec un liquide par exemple tel que l'eau et/ou des huiles, à raison de 3 à 30% en poids de liquide. Un alcool pourrait aussi convenir (par exemple: éthylénégly- col).
  • La boue appliquée doit être suffisamment pâteuse, de façon à adhérer aux parois du répartiteur de coulée, ou aux autres couches, sans couler.
  • La densité de la boue appliquée varie suivant les couches 5, 4, 3, entre 0,8 kg/dm3 et 3,5 kg/dm3, la couche extérieure 3 étant plus dense que la couche intermédiaire 4 et celle-ci étant elle-même plus dense que la couche 5 adjacente au garnissage réfractaire 2.
  • Les couches 3, 4, 5 ainsi appliquées, sont ensuite séchées à une température comprise entre 100 et 200°C, par exemple par flambage et/ou par soufflage d'air chaud ou au moyen de résistances électriques chauffantes, placées à l'intérieur du répartiteur de coulée et fixées à un couvercle fermant ce dernier. Ce séchage permet d'éliminer l'eau libre de la boue qui constitue les différentes couches.
  • Dans certains cas, il convient d'éliminer des couches 3, 4, 5 tous les constituants organiques et toute l'eau de constitution et de cristallisation de ces couches, afin d'éviter tout risque de pollution du métal liquide par de l'hydrogène. A cet effet, on préchauffe les couches 3, 4, 5 à une température égale à au moins 600°C, cette température pouvant atteindre 1 450°C.
  • A ces températures élevées, on décompose les liants inorganiques et/ou organiques qui assurent la cohésion initiale des couches 3, 4, 5. Ce chauffage à température élevée a pour effet de fritter partiellement la couche extérieure 3. Ce frittage partiel permet de rétablir la cohésion de l'ensemble du revêtement. Cette cohésion permet d'éviter, lorsque le métal liquide est déversé dans le répartiteur de coulée, que les particules inorganiques se détachent du revêtement pour polluer le métal liquide.
  • Par rapport à un revêtement appliqué, mono-couche et frittable, classique, présentant une composition analogue à celle de la couche extérieure 3 du revêtement conforme à l'invention, ce dernier présente, pour une même épaisseur totale, les principaux avantages techniques inattendus suivants.
  • Sa durée d'utilisation est nettement plus longue, étant donné que le frittage ne se poursuit pratiquement pas au-delà de la couche extérieure 3 et ne peut donc atteindre le garnissage réfractaire permanent 2.
  • D'autre part, étant donné que la couche intermédiaire 4 ne fritte que partiellement et que la couche 5 adjacente au garnissage réfractaire permanent 2 ne fritte pas, ces couches 4 et 5 assurent une excellente isolation thermique, en évitant ainsi tout refroidissement du métal liquide pendant son séjour dans le répartiteur de coulée.
  • Par ailleurs, étant donné que la couche 5 adjacente au garnissage réfractaire permanent 2 ne fritte pas et devient pulvérulente, cette couche 5 ne présente aucune adhérence vis-à-vis de ce garnissage, de sorte qu'en fin de coulée, l'enlèvement du revêtement est très aisé et on ne risque pas d'abîmer le garnisssage réfractaire en essayant d'enlever au moyen d'outils tels que des marteaux-piqueurs, les masses solidifiées adhérant à ce garnissage réfractaire permanent.
  • Dans une réalisation simplifiée de l'invention, on peut supprimer l'une des couches 4 ou 5, de façon à limiter le nombre de couches à au moins 2.
  • Lorsque la couche extérieure frittable 3 est séparée du garnissage permanent réfractaire 2 par la couche non frittable 5, on ne risque pas non plus d'obtenir une adhérence entre cette couche 5 et le garnissage réfractaire 2. Toutefois, le pouvoir d'isolation thermique apporté par ces deux couches sera moins bon que dans le cas d'un revêtement à trois couches.
  • Lorsque la couche extérieure frittable 3 est séparée du garnissage permanent réfractaire 2 par la couche 4 ne frittant que partiellement et restant par conséquent friable, on risque tout au plus d'obtenir une légère adhérence entre cette couche 4 et le garnissage réfractaire 2.
  • Par ailleurs, dans le cas d'un revêtement à trois couches, il est possible de placer la couche non frittable 5 entre la couche frittable 3 et la couche partiellement frittable 4.
  • En outre, dans le cas où l'on peut tolérer une légère pollution du métal liquide par des particules inorganiques provenant du revêtement, on peut intervertir les couches 3 et 4, c'est-à-dire en plaçant la couche frittable 3 entre la couche non frittable 5 et la couche partiellement frittable 4.
  • D'autre part, le procédé conforme à l'invention permet d'appliquer au droit de la zone des scories 6 surnageant le métal liquide, une surépaisseur 7 de la couche frittable 3. Cette surépaisseur 7 peut avoir la même composition que la couche 3 de façon à fritter en même temps que celle-ci. Cette surépaisseur 7 permet de renforcer la protection assurée par le revêtement conforme à l'invention, dans la zone la plus vulnérable du répartiteur de coulée, à savoir la zone des scories.
  • Cette surépaisseur 7 peut également présenter une composition différente de celle de la couche 3 de façon à assurer une protection accrue à l'égard des scories. La composition de la couche formant cette surépaisseur 7 peut ainsi renfermer des particules hautement réfractaires telles que zircon et/ou zircone et/ou carbone, et/ou carbure de silicium.
  • L'épaisseur du revêtement peut, bien entendu, être également augmenté en d'autres endroits du répartiteur de coulée et en partie dans la zone d'impact du jet de coulée qui est déversé de la poche de coulée placée au-dessus du répartiteur de coulée.
  • L'expérience montre qu'il est également possible d'appliquer les différentes couches à l'aide d'une truelle ou par moulage.

Claims (12)

1. Revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique destiné à contenir un métal liquide, ce revêtement étant à base de particules inorganiques réfractaires, enrobées dans un liant et comprenant une couche (3) dont la composition et la granulométrie des particules inorganiques réfractaires sont telles que cette couche fritte dans toute sa masse, sous l'effet de la chaleur du métal liquide contenu dans le récipient métallurgique et étant caractérisé en ce qu'il comprend entre la couche (3) précitée et la paroi du récipient une couche (4 ou 5) dont la composition et la granulométrie des particules inorganiques réfractaires sont telles que cette couche ne fritte pas ou ne fritte que partiellement de manière à rester friable, même lorsque la première couche (3) est complètement frittée.
2. Revêtement conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué à l'intérieur d'un récipient métallurgique dont la paroi comporte un garnissage permanent (2) en matière réfractaire.
3. Revêtement conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les trois couches suivantes:
- une couche (3) destinée à venir en contact direct avec le métal liquide et pouvant fritter dans toute sa masse au contact de ce métal liquide, cette couche recouvrant
- une couche (4) ne frittant que partiellement et restant friable, même lorsque la couche précédente est frittée dans toute sa masse, et
- une couche (5) en contact direct avec le garnissage réfractaire, non frittable et devenant pulvérulente sous l'action de la chaleur.
4. Revêtement conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les trois couches suivantes:
- une couche destinée à venir en contact direct avec le métal liquide et pouvant fritter dans toute sa masse au contact de ce métal liquide, cette couche recouvrant,
- une couche non frittable et devenant pulvérulente sous l'action de la chaleur, et
- une couche en contact direct avec le garnissage réfractaire, ne frittant que partiellement et restant friable, même lorsque la couche frittable est frittée dans toute sa masse.
5. Revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les couches frittables (3) ou partiellement frittable (4) présentent la composition pondérale suivante:
- liant minéral (par exemple argile et/ou silicate et/ou ciment alumineux et/ou phosphatique et/ou magnésien) et/ou organique (par exemple colle synthétique) .................................... 0,3 à 15%
- particules inorganiques réfractaires sous forme de grains et/ou de fibres (par exemple magnésie, chrome-magnésie et/ou silicate de magnésie et/ou silice et/ou alumine et/ou zircon et/ou zircone) ............................................... 70 à 99,7%
- particules organiques et/ou matières carbonées en fibres et/ou en grains ............ 0 à 28,7%
- composé tensio-actif ......................... 0 à 5%.
6. Revêtement conforme à l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la couche (3) frittable, destinée à venir en contact avec le métal liquide, renferme de 70 à 99,7% en poids de particules inorganiques réfractaires dont la granulométrie est comprise de préférence entre 0 et 4 mm.
7. Revêtement conforme à l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la couche (4) partiellement frittable, mais restant friable, renferme de 75 à 95% en poids de particules inorganiques réfractaires dont la granulométrie est comprise de préférence entre 0,25 et 2,5 mm.
8. Revêtement conforme à l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la couche (5) non frittable et devenant pulvérulente, renferme de 65 à 96% en poids de particules inorganiques réfractaires dont la granulométrie est comprise entre 0 et 5 mm.
9. Revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend, au droit de la zone des scories (6) surnageant le métal liquide, une surépaisseur (7) de la couche devant fritter complètement au contact du métal liquide.
10. Revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend au droit de la zone des scories (6) surnageant le métal liquide, une surépaisseur (7) formée par une couche appliquée contre la couche (3) devant fritter complètement au contact du métal liquide, cette couche en surépaisseur renfermant des particules inorganiques résistant à l'attaque des scories.
11. Procédé pour réaliser un revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les différentes couches (5, 4, 3) sont appliquées successivement sous forme de boues comprenant les ingrédients solides de la couche à former, mélangés à un liquide tel que l'eau, à raison de 3 à 30% en poids de liquide, la densité de ces boues variant entre 0,8 et 3,5 kg/dm3, après quoi les différentes couches (5, 4, 3) sont séchées à une température comprise entre 100 et 200°C pour éliminer l'eau libre.
12. Procédé conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que les différentes couches (5, 4, 3) sont préchauffées à une température comprise entre 600 et 1 450°C pour éliminer l'eau de constitution et/ou de cristallisation.
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