EP0422196B1 - Procede et installation pour realiser un revetement sur les parois interieures d'un recipient metallurgique - Google Patents

Procede et installation pour realiser un revetement sur les parois interieures d'un recipient metallurgique Download PDF

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EP0422196B1
EP0422196B1 EP90907161A EP90907161A EP0422196B1 EP 0422196 B1 EP0422196 B1 EP 0422196B1 EP 90907161 A EP90907161 A EP 90907161A EP 90907161 A EP90907161 A EP 90907161A EP 0422196 B1 EP0422196 B1 EP 0422196B1
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EP
European Patent Office
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vessel
mixture
metallurgical vessel
binder
lining
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP90907161A
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German (de)
English (en)
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EP0422196A1 (fr
Inventor
Jean-Charles Daussan
Gérad DAUSSAN
André Daussan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daussan SAS
Original Assignee
Daussan SAS
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Publication date
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Publication of EP0422196A1 publication Critical patent/EP0422196A1/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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/02—Linings
    • B22D41/023—Apparatus used for making or repairing linings

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a coating on the interior walls of a metallurgical container intended to receive liquid metal.
  • the present invention also relates to an installation for implementing the above method.
  • patent application EP-A-0 289 480 on which the preambles of claims 1 and 9 are based.
  • This patent application describes a device allowing the economic implementation of a process known as "guniting”. He therefore teaches projection under pressure, using a lance, of a pasty and curable aqueous mixture. Such a method makes it possible to project with a certain speed the particles already deposited and promotes the compactness and therefore the resistance of the coating thus obtained. It is however necessary to heat this coating to dry it.
  • a template is placed inside a metallurgical container, a material composed of refractory particles and a thermosetting binder is pneumatically projected between the template and the interior walls of the container. leaving the template in place to cause the binder to harden, finally we remove the template.
  • the sprayed material contains an inorganic compound containing water of crystallization.
  • the material of the aforementioned type is compacted between the template and the interior walls of the container, either by tamping, or by vibration or impact.
  • heating the material through the template represents a certain energy consumption and additional time to immobilize the metallurgical container.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks of known methods and to propose a method which is simple, rapid and economical to use, and which is particularly well suited to producing the wear coating of a metallurgical container.
  • the object of the present invention is also to propose an installation for the implementation of said method.
  • the newly spread material forms with the material deposited previously a monolithic coating which adheres to the wall on which it is spread.
  • the installation of the coating can therefore be carried out very quickly, without the aid of a template, and without the need for compaction of the material.
  • the material deposited being substantially dry, no drying is necessary, and, when the quality of the cast steel does not require the departure of the water of crystallization and / or certain gases which the coating may contain, the metallurgical container is therefore practically immediately returned to the operating circuit, which allows a very rapid rotation rate thereof.
  • the method makes it possible to deposit a layer of determined thickness: if a consumable layer is deposited on a partially worn permanent coating, it is possible to follow the external surface thereof and to avoid any unnecessary excess of material.
  • the coating obtained is refractory insulator.
  • this installation makes it possible, in most cases, without a template, to coat a coating which does not require any drying before putting the container back into service, and the newly spread material forms with the material already in place a monolithic block. which adheres to the wall.
  • the installation according to the invention is suitable for coating the interior walls of a ladle 1 whose casing 2, provided with ears 3, is internally lined with a coating permanent refractory 4, made of shaped bricks or refractory concrete.
  • This permanent refractory coating 4 must be covered with a wear coating 5 deposited on the bottom and the inner side walls of the ladle 1 and intended to be in contact with the liquid metal.
  • the ladle 1 is placed on a tilting support (not shown) known per se.
  • This support tilting can receive the pocket 1 in the position shown in dashes in the figure, in which the bottom of the pocket 1 is substantially horizontal.
  • the support can also tilt the pocket 1 into the position shown in solid lines, in which the lowest part of the interior wall of the pocket is substantially horizontal and turned upwards.
  • the tilting support comprises means, known in themselves and shown diagrammatically by rollers 6, 7, 8, for rotating the pocket 1 around its axis X, X ', in this tilted position, as shown diagrammatically by the arrows 9.
  • the installation comprises means for preparing or receiving and conveying a substantially dry material intended to be spread to form the wear coating 5.
  • these means consist of two hoppers 10a, 10b, mounted on a frame 11 and adapted to receive, in bags (not shown) or by a conveyor, for example a conveyor belt (not shown ), the substantially dry mixture to be deposited.
  • these hoppers 10a, 10b can be alternately closed and pressurized with compressed air for the pneumatic transport of the material by a flexible pipe 12 to a cyclonic separator 13 which separates the material to be deposited from the air of transport.
  • the material can thus be conveyed without pressure by simple gravity in a flexible pipe 14 to the discharge point 15 which can be provided with a valve (not shown).
  • the cyclonic separator 13 and the flexible pipe 14 are carried by a robot 16.
  • the robot 16 has a substantially vertical barrel 17, which can rotate around its axis by relative to a fixed base 18 and driven in rotation in one direction or the other, as indicated by arrow 19, by a motor 20.
  • a substantially horizontal arm 21 carried by the barrel 17 can move vertically (arrow 22) along the barrel 17 under the action of a motor 23.
  • the cyclonic separator 13 is carried by the arm 21.
  • a second substantially horizontal arm 24 is articulated at one of its ends at the end of the arm 21 and can pivot in a horizontal plane around the end of the arm 21 (arrow 25) under the action of a motor 26.
  • the other end of the arm 24 supports a substantially vertical mast 27 which can move vertically (arrow 28) under the action of a first motor 29, and which can rotate around its axis (arrow 30) under the action of 'a second motor 31.
  • the mast 27 is extended downwards by a part 27a which extends obliquely and which ends in a substantially vertical part 27b.
  • the flexible pipe 14 is hung along the mast 27, the discharge point 15 of this pipe being adjacent to the lower end of the part 27b of the mast 27.
  • the diameter of this flexible pipe 14 is sufficient to allow satisfactory flow of the material by gravity without risk of clogging.
  • the robot 16 also includes means, not shown, for coordinating the arrival of the material, the movements of the elements which compose it and the movements of the pocket on the tilting support.
  • the installation according to the invention comprises a tilting support 32 capable of pivoting about an axis 33 relative to a fixed frame 34 under the action of a pivoting cylinder 35.
  • the tilting support 32 carries a turntable 36 capable of rotating relative to the support 32 under the action of a motor 37 by any known means symbolized by balls 38.
  • the turntable 36 is intended to receive a pocket casting 1 fixed on the turntable 36 by means of clamps 39 actuated by a jack 40, so as to rotate the pocket 1 around its axis X, X '(arrow 41).
  • the lowest part of the interior wall of the pocket 1 is substantially horizontal.
  • the material to be spread is stored in a hopper 42, which has for example a conical shape, inside which rotates a mixing screw 43 driven by a motor not shown. At the lower part of the hopper 42, the material falls into a conveyor screw 44 at the discharge end 45 from which the material is deposited on the inside wall of the bag 1.
  • the screw 44 is shown mounted on a jack 46 which allows it to be fitted onto the lower part of the hopper 42 and to separate it from the latter, this lower part of the hopper then being closed by a valve not shown.
  • the hopper 42 and the conveyor screw 44 are mounted on a carriage 47 movable along the arrow 47a in the axial direction of the screw 44 to allow the material to be spread along a generator of the interior wall of the pocket 1.
  • the carriage 47 is itself mounted on a chassis 48 which is for example movable in the direction perpendicular to the direction of movement of the carriage 47.
  • the assembly forms a robot 49 equipped with means not shown to coordinate the arrival of the material with the movements from pocket 1 and those of the carriage 47.
  • the bottom 4a of the pocket can be coated in a similar manner to that described with reference to FIG. 1, this bottom being in a horizontal position and the coating material being poured onto this bottom, for example by means a tubular chute movable over the entire surface of said bottom.
  • a continuous casting distributor 50 is mounted on a tilting frame 51 of any known type near, for example, the robot 16 with articulated arms described above in reference to figure 1.
  • the distributor 50 is shown in Figure 3 in the inverted position which allows to drop the wear coating used and "wolves" of metal and / or slag attached to it, for example in a waste bin not represented.
  • the distributor 50 is shown in Figure 4A in the normal position of use; the horizontal arms 21 and 24 are deployed and the mast 27 is oriented so as to allow the coating to be formed on the bottom 52 of the distributor 50.
  • the flexible pipe 14 is not shown for the sake of clarity of the drawing.
  • the distributor 50 is shown in Figure 4B in the tilted position to the left of the figure, in which the longitudinal side wall 53 is substantially in a horizontal position: the bent portion 27a can thus penetrate inside the distributor to spread the material over the entire surface of the wall 53 and thus form the covering 55.
  • the distributor 50 is tilted to the right and the articulated arm 24 is deployed so as to allow the deposition of the material on the wall 54 and the formation of the coating 55.
  • the material constituting the coating wear 5, 55 is a substantially dry material comprising a mixture of refractory particles and a binder of the thermosetting type or equivalent, the composition and the particle size of the mixture of refractory particles being such that this mixture sintered in contact with the liquid metal.
  • this material is intended to be spread over the interior walls of a metallurgical container which are initially at a temperature sufficient to be able to heat the material deposited thereon to a temperature allowing the softening and setting of the binder of the thermosetting type. or equivalent and the formation of a monolithic coating which adheres to these interior walls of the container 1, 50.
  • Refractory particles can be chosen, for example, from the group comprising magnesian, silico-magnesian, silico-aluminous, aluminous, siliceous particles, calcium carbonate, lime, dolomite, carbon, chromium oxide, zircon, and mixtures thereof. These particles can be in the form of grains, powders and / or fibers.
  • thermosetting type or equivalent for example, from the group comprising natural and synthetic thermosetting resins such as for example phenol-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins, polyvinyl resins, etc., mineral binders of the thermosetting type or equivalent softening with heat such as for example sodium silicate (which dissolves around 70 ° C), metasilicate, etc., organic binders and / or agglutinants such as for example starch, starch, stearate , carboxymethylcellulose, etc., and mixtures of these compounds.
  • natural and synthetic thermosetting resins such as for example phenol-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins, polyvinyl resins, etc.
  • mineral binders of the thermosetting type or equivalent softening with heat such as for example sodium silicate (which dissolves around 70 ° C), metasilicate, etc.
  • organic binders and / or agglutinants such as for example
  • the refractory particles can be simply mixed with particles of the binder of the thermosetting type.
  • the particles refractories can be embedded in the binder, for example if very hygroscopic particles such as dolomite particles are used which tend to absorb moisture.
  • the widespread mixture is preferably refractory insulator, and is made up of particles whose particle size is studied so as to give the coating in place after sintering in contact with the liquid metal a total porosity greater than 45%: this insulating nature of the coating limits cooling.
  • liquid metal in contact with the walls of the metallurgical container which makes it possible to dispense with preheating the walls of the container before use without risk of solidification of metal in contact with them.
  • the widespread mixture can have a general composition of the following type: Refractory particles in grains and / or powders: 80 to 100% Organic and / or mineral fibers: 0 to 10% Binder: 0 to 10%
  • compositions of mixtures of different characters can thus be given as nonlimiting examples, in which the binder appears in the section "loss on ignition”:
  • the permanent internal coating can thus be at a temperature ranging from approximately 250 ° C. to approximately 400 ° C.: it is thus possible to refill a container shortly after its use.
  • a container whose walls are cold is to be refilled, one begins by reheating them to the required temperature with any known means, for example a gas burner or an infrared ramp.
  • Some walls may not be accessible by the means described above and are coated in any known manner, automatically or manually.
  • the pouring orifice of the container is temporarily closed during the deposition of the coating.
  • the binder softens and becomes sticky, which makes it possible to stick the material to the interior walls and to form on them a monolithic coating with the material already in square. It is thus possible to quickly move the container and even to tilt it nearly 180 ° to coat a wall opposite to that already coated without the risk of dropping the coating already in place.
  • the means used for storing, transporting and spreading the coating material may be different from those described: it is for example possible to use, instead of the hoppers 10 alternately pressurized, a barrel type spraying machine suitable for conveying pulverulent materials which may contain fibers, and more generally any set of known means of transport and handling capable of conveying the material to be spread over the entire wall or part of the interior wall to be coated. Any device making it possible to separate the material to be spread from the compressed transport air can be used in place of the cyclonic separator 13.

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Abstract

On place sur un support approprié un récipient métallurgique (1) dont les parois intérieures à revêtir sont relativement chaudes; on fait basculer le support et on amène le récipient métallurgique (1) successivement dans plusieurs positions différentes dans chacune desquelles une paroi ou une partie de paroi intérieure du récipient est sensiblement horizontale et tournée vers le haut; dans chacune des positions précitées on répand sur ladite paroi ou partie de paroi intérieure au moins une couche d'un matériau sensiblement sec comprenant un mélange de particules réfractaires et un liant du type thermodurcissable ou équivalent, la composition et la granulométrie du mélange de particules réfractaires étant telles que ce mélange fritte au contact du métal liquide, et on étale ce matériau de manière à constituer une couche semsiblement régulière, les parois intérieures du récipient étant initialement à une température suffisante pour pouvoir chauffer le matériau déposé sur celles-ci à une température permettant le ramollissement et la prise du liant de type thermodurcissable ou équivalent et la formation d'un revêtement monolithique (5) qui adhère aux parois intérieures du récipient.

Description

  • La présente invention concerne un procédé pour réaliser un revêtement sur les parois intérieures d'un récipient métallurgique destiné à recevoir du métal liquide.
  • La présente invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité.
  • On connaît plusieurs procédés pour réaliser un revêtement sur les parois intérieures d'un récipient métallurgique.
  • On connaît ainsi, par exemple, selon le brevet français 2 393 637 de la demanderesse, un procédé dans lequel on applique à l'intérieur d'un récipient métallurgique, tel qu'un répartiteur de coulée, par moulage, damage ou projection à la truelle ou pneumatique ou autre, un mélange aqueux et pâteux durcissable renfermant des particules inorganiques, éventuellement des fibres, un liant organique et/ou inorganique. Le mélange de particules fritte au contact du métal liquide, ce qui assure la cohésion du revêtement.
  • On connaît aussi la demande de brevet EP - A - 0 289 480, sur lequel les préambules des revendications 1 et 9 sont basés. Cette demande de brevet décrit un dispositif permettant la mise en oeuvre économique d'un procédé dit de "gunitage". Il enseigne donc la projection sous pression, à l'aide d'une lance, d'un mélange aqueux pâteux et durcissable. Une telle méthode permet de projeter avec une certaine vitesse les particules déjà déposées et favorise la compacité et donc la résistance du revêtement ainsi obtenu. Il est nécessaire par contre de chauffer ce revêtement pour le sécher.
  • On connaît également, selon les demandes de brevet français 2 585 273, 2 613 256 ou 2 619 323 au nom de la demanderesse, un procédé suivant lequel on applique à l'intérieur du récipient métallurgique, au moins deux couches de compositions différentes appliquées chacune par projection d'un mélange aqueux et pâteux durcissable du type précité.
  • Ces procédés, qui donnent par ailleurs toute satisfaction aux utilisateurs, présentent toutefois un inconvénient : il est nécessaire d'éliminer par séchage au moins toute l'eau d'humidification utilisée pour la formation du ou des mélange(s) aqueux, ce qui implique un temps d'immobilisation et une dépense d'énergie qui ne sont pas négligeables.
  • On connaît également un procédé selon lequel on place un gabarit à l'intérieur d'un récipient métallurgique, on projette pneumatiquement entre le gabarit et les parois intérieures du récipient un matériau composé de particules réfractaires et d'un liant thermodurcissable, puis on chauffe en laissant le gabarit en place pour provoquer le durcissement du liant, enfin on enlève le gabarit. Le matériau projeté contient un composé inorganique contenant de l'eau de cristallisation.
  • Selon d'autres procédés connus nécessitant l'emploi d'un gabarit, le matériau du type précité est compacté entre le gabarit et les parois intérieures du récipient, soit par damage, soit par vibration ou par chocs.
  • On connaît, par le demande de brevet EP - A - 0 105 795, un procédé et une installation pour le moulage d'un revêtement réfractaire entre un moule et les parois du récipient à protéger. Ce document enseigne d'utiliser un béton réfractaire ou agrégat contenant un liant chimique ou hydraulique assurant la prise du revêtement. L'agrégat est un mélange produit réfractaire et eau, qui est de préférence soit aspiré soit injecté sous pression par une pompe. Il est donc nécessaire de sécher le revêtement après sa formation. La chaleur emmaganisée par le récipient participe à ce séchage. Ce document recommande également de projeter les particules avec une certaine vitesse pour faciliter leur ancrage dans celles déjà déposées. Enfin, il faut laisser le moule en place le temps nécessaire à la prise du revêtement.
  • L'utilisation d'un gabarit, qui dans certains cas doit être laissé en place, est toujours une cause de perte de temps et une source de dépenses par les manutentions et les réglages qu'elle nécessite.
  • De plus, le chauffage du matériau à travers le gabarit représente une certaine consommation d'énergie et un temps complémentaire d'immobilisation du récipient métallurgique.
  • Enfin, si l'on dépose le matériau sur un revêtement permanent de protection déjà usé, l'utilisation d'un gabarit qui impose un profil extérieur constant du revêtement entraîne la mise en place d'une couche de matériau d'épaisseur plus grande que celle nécessaire, ce qui provoque une consommation excessive et inutile de ce matériau.
  • Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des procédés connus et de proposer un procédé qui soit d'utilisation simple, rapide et économique, et qui soit particulièrement bien adapté à la réalisation du revêtement d'usure d'un récipient métallurgique.
  • Le but de la présente invention est également de proposer une installation pour la mise en oeuvre dudit procédé.
  • Suivant l'invention, le procédé pour réaliser un revêtement sur les parois intérieures d'un récipient métallurgique destiné à recevoir du métal liquide est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    • a) on place sur un support approprié un récipient métallurgique dont les parois intérieures à revêtir sont portées à une température déterminée ;
    • b) on fait basculer le support et on amène le récipient métallurgique successivement dans plusieurs positions différentes dans chacune desquelles une paroi ou une partie de paroi intérieure du récipient est sensiblement horizontale et tournée vers le haut ;
    • c) dans chacune des positions précitées, on répand sur ladite paroi ou partie de paroi intérieure au moins une couche d'un matériau sensiblement sec comprenant un mélange de particules réfractaires et un liant du type thermodurcissable ou équivalent, la composition et la granulométrie du mélange de particules réfractaires étant telles que ce mélange fritte au contact du métal liquide, et on étale ce matériau de manière à constituer une couche sensiblement régulière ;
    • d) les parois intérieures du récipient étant initialement à ladite température déterminée, cette température étant suffisante pour pouvoir chauffer le matériau déposé sur celles-ci à une température permettant le ramollissement et la prise du liant du type thermodurcissable ou équivalent et de former ainsi un revêtement monolithique qui adhère aux parois intérieures du récipient.
  • On peut ainsi utiliser un matériau sensiblement sec sans avoir à le mélanger à de l'eau pour former un mélange aqueux, puis à sécher le revêtement en place pour éliminer cette eau.
  • Etant donné que les parois et le fond du récipient sont initialement à une température suffisante pour pouvoir chauffer le revêtement déposé à une température permettant de provoquer le ramollissement et la prise du liant du type thermodurcissable, le matériau nouvellement répandu forme avec le matériau déposé précédemment un revêtement monolithique qui adhère à la paroi sur laquelle il est répandu.
  • Dès que la paroi ou partie de paroi à revêtir a été revêtue, il est donc possible de modifier la position du récipient métallurgique pour revêtir une autre paroi ou partie de paroi, voire même de retourner de 180° le récipient pour revêtir la paroi opposée à celle revêtue, sans risquer de décoller de celle-ci le revêtement déposé, ou de faire tomber des particules réfractaires non encore liées à celui-ci.
  • La mise en place du revêtement peut donc être effectuée très rapidement, sans l'aide d'un gabarit, et sans besoin d'un compactage du matériau.
  • Par ailleurs, le matériau déposé étant sensiblement sec, aucun séchage n'est nécessaire, et, lorsque la qualité de l'acier coulé ne nécessite pas le départ de l'eau de cristallisation et/ou de certains gaz que peut contenir le revêtement, le récipient métallurgique est donc pratiquement immédiatement remis dans le circuit d'utilisation, ce qui autorise un rythme de rotation très rapide de celui-ci.
  • En outre, le procédé permet de déposer une couche d'épaisseur déterminée : si on dépose une couche consommable sur un revêtement permanent partiellement usé, il est possible de suivre la surface extérieure de celui-ci et d'éviter tout excès inutile de matériau.
  • Selon une version préférée de l'invention, le revêtement obtenu est isolant réfractaire.
  • On peut donc utiliser, dans la plupart des cas, le récipient métallurgique sans aucun préchauffage préalable sans risque que du métal liquide refroidi au contact des parois ne se fige contre celles-ci, et faire ainsi l'économie du temps et des calories nécessaires pour ce préchauffage.
  • Selon un autre aspect de la présente invention, l'installation pour réaliser un revêtement sur les parois intérieures d'un récipient métallurgique destiné à recevoir un métal liquide, par la mise en oeuvre du procédé précité, est caractérisée en ce qu'elle comprend :
    • des moyens pour préparer ou recevoir un matériau sensiblement sec comprenant un mélange de particules réfractaires et un liant du type thermodurcissable ou équivalent, la composition et la granulométrie du mélange de particules étant telles que ce mélange fritte au contact du métal liquide ;
    • des moyens formant support pour recevoir un récipient métallurgique dont les parois intérieures sont relativement chaudes ;
    • des moyens pour faire basculer le support et pour amener le récipient métallurgique successivement dans plusieurs positions différentes dans chacune desquelles une paroi ou une partie de paroi intérieure du récipient est sensiblement horizontale et tournée vers le haut ;
    • des moyens pour, dans chacune des positions précitées, répandre sur ladite paroi ou partie de paroi intérieure au moins une couche dudit matériau sensiblement sec, et étaler ce matériau de manière à constituer une couche sensiblement régulière.
  • Comme indiqué ci-dessus, cette installation permet de réaliser, dans la plupart des cas, sans gabarit un revêtement qui ne nécessite aucun séchage avant la remise en service du récipient, et le matériau nouvellement répandu forme avec le matériau déjà en place un bloc monolithique qui adhère à la paroi.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description détaillée ci-après.
  • Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
    • la figure 1 est un schéma avec arrachement d'une installation selon un premier mode de réalisation de l'invention et comprenant un robot pour revêtir une poche de coulée ;
    • la figure 2 est un schéma, partiellement en coupe, d'une installation selon un autre mode de réalisation de l'invention pour revêtir une poche de coulée ;
    • la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe transversale d'un répartiteur de coulée continue placé dans un basculeur près du robot de la figure 1, le basculeur étant dans la position retournée ;
    • les figures 4A, 4B et 4C sont des vues semblables à la figure 3, le répartiteur étant respectivement en position normale, en position basculée vers la gauche et en position basculée vers la droite, pour le dépôt du revêtement respectivement sur le fond et sur l'une et l'autre des deux parois latérales longitudinales.
  • Dans la réalisation représentée à la figure 1, l'installation conforme à l'invention est adaptée à revêtir les parois intérieures d'une poche de coulée 1 dont l'enveloppe 2, munie d'oreilles 3, est garnie intérieurement d'un revêtement réfractaire permanent 4, réalisé en briques de forme ou en béton réfractaire.
  • Ce revêtement réfractaire permanent 4 doit être recouvert d'un revêtement d'usure 5 déposé sur le fond et les parois latérales intérieures de la poche de coulée 1 et destiné à être en contact avec le métal liquide.
  • La poche de coulée 1 est placée sur un support basculant (non représenté) connu en soi. Ce support basculant peut recevoir la poche 1 dans la position représentée en tirets à la figure, dans laquelle le fond de la poche 1 est sensiblement horizontal. Le support peut aussi basculer la poche 1 dans la position représentée en traits pleins, dans laquelle la partie la plus basse de la paroi intérieure de la poche est sensiblement horizontale et tournée vers le haut.
  • Le support basculant comporte des moyens, connus en eux-mêmes et schématisés par des galets 6, 7, 8, pour faire tourner la poche 1 autour de son axe X, X', dans cette position basculée, comme schématisé par les flèches 9.
  • L'installation comprend des moyens pour préparer ou recevoir et acheminer un matériau sensiblement sec destiné à être répandu pour former le revêtement d'usure 5.
  • Dans l'exemple schématisé à la figure, ces moyens consistent en deux trémies 10a, 10b, montées sur un châssis 11 et adaptées à recevoir, dans des sacs (non représentés) ou par un transporteur, par exemple un transporteur à bande (non représenté), le mélange sensiblement sec à déposer. De façon connue, ces trémies 10a, 10b peuvent être alternativement fermées et mises sous pression d'air comprimé pour le transport pneumatique du matériau par une canalisation souple 12 jusqu'à un séparateur cyclonique 13 qui sépare le matériau à déposer de l'air de transport. Le matériau peut ainsi être acheminé sans pression par simple gravité dans une canalisation souple 14 jusqu'au point de déversement 15 qui peut être muni d'un clapet (non représenté).
  • Dans l'exemple représenté, le séparateur cyclonique 13 et la canalisation souple 14 sont portés par un robot 16.
  • Le robot 16 comporte un fût 17 sensiblement vertical, mobile en rotation autour de son axe par rapport à une base fixe 18 et entraîné en rotation dans un sens ou dans l'autre, comme indiqué par la flèche 19, par un moteur 20.
  • Un bras sensiblement horizontal 21 porté par le fût 17 peut se déplacer verticalement (flèche 22) le long du fût 17 sous l'action d'un moteur 23. Le séparateur cyclonique 13 est porté par le bras 21.
  • Un second bras sensiblement horizontal 24 est articulé à une de ses extrémités à l'extrémité du bras 21 et peut pivoter dans un plan horizontal autour de l'extrémité du bras 21 (flèche 25) sous l'action d'un moteur 26.
  • L'autre extrémité du bras 24 supporte un mât 27 sensiblement vertical qui peut se déplacer verticalement (flèche 28) sous l'action d'un premier moteur 29, et qui peut tourner autour de son axe (flèche 30) sous l'action d'un second moteur 31.
  • Le mât 27 se prolonge vers le bas par une partie 27a qui s'étend obliquement et qui se termine par une partie 27b sensiblement verticale. La canalisation souple 14 est accrochée le long du mât 27, le point de déversement 15 de cette canalisation étant adjacent à l'extrémité inférieure de la partie 27b du mât 27. Le diamètre de cette canalisation souple 14 est suffisant pour permettre un écoulement satisfaisant du matériau par gravité sans risque de bouchage.
  • Le robot 16 comprend également des moyens non représentés pour coordonner l'arrivée du matériau, les mouvements des éléments qui le composent et les mouvements de la poche sur le support basculant.
  • Dans la réalisation schématisée à la figure 2, l'installation conforme à l'invention comporte un support basculant 32 susceptible de pivoter autour d'un axe 33 par rapport à un bâti fixe 34 sous l'action d'un vérin de pivotement 35.
  • Le support basculant 32 porte un plateau tournant 36 susceptible de tourner par rapport au support 32 sous l'action d'un moteur 37 par l'intermédiaire de moyens connus quelconques symbolisés par des billes 38. Le plateau tournant 36 est destiné à recevoir une poche de coulée 1 fixée sur le plateau tournant 36 par l'intermédiaire de pinces 39 actionnées par un vérin 40, de façon à faire tourner la poche 1 autour de son axe X, X' (flèche 41).
  • Dans la position basculée du support 32, représentée à la figure, la partie la plus basse de la paroi intérieure de la poche 1 est sensiblement horizontale.
  • Le matériau à répandre est stocké dans une trémie 42, qui a par exemple une forme conique, à l'intérieur de laquelle tourne une vis mélangeuse 43 entraînée par un moteur non représenté. A la partie inférieure de la trémie 42, le matériau tombe dans une vis transporteuse 44 à l'extrémité de déversement 45 de laquelle le matériau est déposé sur la paroi intérieure de la poche 1.
  • La vis 44 est représentée montée sur un vérin 46 qui permet de l'emboîter sur la partie inférieure de la trémie 42 et de la désolidariser de celle-ci, cette partie inférieure de la trémie étant alors obturée par un clapet non représenté.
  • La trémie 42 et la vis transporteuse 44 sont montées sur un chariot 47 mobile selon la flèche 47a dans la direction axiale de la vis 44 pour permettre de répandre le matériau le long d'une génératrice de la paroi intérieure de la poche 1. Le chariot 47 est lui-même monté sur un châssis 48 qui est par exemple mobile dans la direction perpendiculaire à la direction du déplacement du chariot 47. L'ensemble forme un robot 49 équipé de moyens non représentés pour coordonner l'arrivée du matériau avec les mouvements de la poche 1 et ceux du chariot 47. Le fond 4a de la poche peut être revêtu d'une manière analogue à celle décrite en référence à la figure 1, ce fond étant en position horizontale et le matériau du revêtement étant déversé sur ce fond par exemple au moyen d'une goulotte tubulaire mobile sur toute la surface dudit fond.
  • Dans la réalisation schématisée aux figures 3, 4A, 4B et 4C, un répartiteur de coulée continue 50 est monté sur un châssis basculant 51 d'un type connu quelconque à proximité, par exemple, du robot 16 à bras articulés décrit ci-dessus en référence à la figure 1.
  • Le répartiteur 50 est représenté à la figure 3 dans la position renversée qui permet de faire tomber le revêtement d'usure utilisé et des "loups" de métal et/ou de scorie accrochés à celui-ci, par exemple dans une benne à déchets non représentée.
  • Le répartiteur 50 est représenté à la figure 4A dans la position normale d'utilisation ; les bras horizontaux 21 et 24 sont déployés et le mât 27 est orienté de manière à permettre de former le revêtement sur le fond 52 du répartiteur 50. La canalisation souple 14 n'est pas représentée par souci de clarté du dessin.
  • Le répartiteur 50 est représenté à la figure 4B dans la position basculée vers la gauche de la figure, dans laquelle la paroi latérale longitudinale 53 se trouve sensiblement en position horizontale : la partie coudée 27a peut ainsi pénétrer à l'intérieur du répartiteur pour répandre le matériau sur toute la surface de la paroi 53 et former ainsi le revêtement 55.
  • De même, à la figure 4C, le répartiteur 50 est basculé vers la droite et le bras articulé 24 est déployé de manière à permettre le dépôt du matériau sur la paroi 54 et la formation du revêtement 55.
  • Quels que soient le récipient métallurgique et l'installation utilisés pour la mise en oeuvre de l'invention, le matériau constituant le revêtement d'usure 5, 55, est un matériau sensiblement sec comprenant un mélange de particules réfractaires et un liant du type thermodurcissable ou équivalent, la composition et la granulométrie du mélange de particules réfractaires étant telles que ce mélange fritte au contact du métal liquide.
  • Par ailleurs, ce matériau est destiné à être répandu sur les parois intérieures d'un récipient métallurgique qui sont initialement à une température suffisante pour pouvoir chauffer le matériau déposé sur celles-ci à une température permettant le ramollissement et la prise du liant du type thermodurcissable ou équivalent et la formation d'un revêtement monolithique qui adhère à ces parois intérieures du récipient 1, 50.
  • On peut choisir les particules réfractaires, par exemple, dans le groupe comprenant les particules magnésiennes, silico-magnésiennes, silico-alumineuses, alumineuses, siliceuses, le carbonate de calcium, la chaux, la dolomie, le carbone, l'oxyde de chrome, le zircon, et leurs mélanges. Ces particules peuvent être sous forme de grains, de poudres et/ou de fibres.
  • On peut choisir le liant du type thermodurcissable ou équivalent, par exemple, dans le groupe comprenant les résines thermodurcissables naturelles et synthétiques telles que par exemple les résines phénol-formol, les résines urée-formaldéhyde, les résines polyvinyliques, etc., des liants minéraux du type thermodurcissable ou équivalent ramollissant à la chaleur tels que par exemple silicate de soude (qui se dissout aux environs de 70°C), métasilicate, etc., des liants organiques et/ou des agglutinants tels que par exemple amidon, fécule, stéarate, carboxyméthycellulose, etc., et les mélanges de ces composés.
  • Les particules réfractaires peuvent être simplement mélangées à des particules du liant du type thermodurcissable. Dans certains cas, les particules réfractaires peuvent être enrobées dans le liant, par exemple si on utilise des particules très hygroscopiques telles que des particules de dolomie qui ont tendance à absorber l'humidité.
  • Le mélange répandu est de préférence isolant réfractaire, et est constitué de particules dont la granulométrie est étudiée de manière à donner au revêtement en place après frittage au contact du métal liquide une porosité totale supérieure à 45% : ce caractère isolant du revêtement limite le refroidissement du métal liquide au contact des parois du récipient métallurgique, ce qui permet de se dispenser de préchauffer les parois du récipient avant utilisation sans risque de solidification de métal au contact de celles-ci.
  • Le mélange répandu peut avoir une composition générale du type suivant :
       Particules réfractaires en grains et/ou en poudres :   80 à 100%
       Fibres organiques et/ou minérales :   0 à 10%
       Liant :   0 à 10%
  • On peut ainsi donner à titre d'exemples non limitatifs les compositions suivantes de mélanges de caractères différents, dans lesquelles le liant apparaît dans la rubrique "perte au feu" :
    • Matériau isolant réfractaire siliceux
    • SiO₂ :
    80 à 96%
    Al₂O₃ :
    6 à 0%
    Perte au feu :
    0,5 à 8%
    Sels alcalins :
    0 à 5%
    Matériau isolant réfractaire magnésien
    • MgO
    : 68 à 83,5%
    Cr₂O₃
    : 8 à 0 %
    Chamotte
    : 4 à 0 %
    Al₂O₃
    : 2,8 à 0 %
    SiO₂
    : 0 à 8 %
    Oxyde de fer
    : 0,2 à 8 %
    Sels alcalins
    : 5 à 0 %
    Perte au feu
    : 8 à 0,5%
    Matériau isolant réfractaire épurant
    • SiO₂
    : 0 à 6 %
    Al₂O₃
    : 5 à 0 %
    CaO
    : 20 à 80 %
    MgO
    : 80 à 20 %
    Oxyde de fer
    : 0,8 à 8 %
    B
    : 0 à 4 %
    Perte au feu
    : 0,5 à 4 %
  • La mise en oeuvre du procédé de l'invention en utilisant l'une ou l'autre des installations décrites ci-dessus est extrêmement simple :
    • a) on place sur un support approprié un récipient métallurgique 1, 50, dont les parois intérieures à revêtir sont relativement chaudes ;
    • b) on fait basculer le support et on amène le récipient métallurgique 1, 50, successivement dans plusieurs positions différentes dans chacune desquelles une paroi ou une partie de paroi intérieure du récipient est sensiblement horizontale et tournée vers le haut ;
    • c) dans chacune des positions précitées, on répand sur ladite paroi ou partie de paroi intérieure, au moins une couche d'un matériau sensiblement sec comprenant un mélange de particules réfractaires et un liant du type thermodurcissable ou équivalent, la composition et la granulométrie du mélange de particules réfractaires étant telles que ce mélange fritte au contact du métal liquide, et on étale ce matériau de manière à constituer une couche sensiblement régulière ;
    • d) les parois intérieures du récipient étant initialement à une température suffisante pour pouvoir chauffer le matériau déposé sur celles-ci à une température permettant la prise du liant de type thermodurcissable ou équivalent et la formation d'un revêtement monolithique 5, 55 qui adhére aux parois intérieures du récipient.
  • Le revêtement intérieur permanent peut ainsi être à une température allant de 250°C environ à 400°C environ : il est ainsi possible de regarnir un récipient peu de temps après son utilisation.
  • Si on doit regarnir un récipient dont les parois sont froides, on commence par réchauffer celles-ci jusqu'à la température requise avec des moyens connus quelconques, par exemple un brûleur à gaz ou une rampe à infra-rouges.
  • Certaines parois peuvent ne pas être accessibles aux moyens décrits ci-dessus et sont revêtues d'une manière connue quelconque, automatiquement ou manuellement.
  • Ainsi, par exemple, dans le cas d'un récipient métallurgique allongé tel qu'un répartiteur de coulée continue, il n'est pas aisé d'amener les parois latérales transversales en position horizontale pour pouvoir déposer le matériau du revêtement.
  • Il est plus simple de mettre en place un petit gabarit partiel, provisoire ou sacrifié, et de déposer le matériau du revêtement entre ce gabarit et la paroi intérieure à revêtir. On peut également, en variante, préparer et mettre en place un panneau de revêtement préformé réalisé dans le même matériau.
  • On peut évidemment prévoir de répandre un revêtement composé de deux ou plusieurs couches de compositions et caractéristiques différentes appliquées successivement, et d'étaler par exemple contre le revêtement permanent une couche qui ne fritte pas ou ne fritte que faiblement de façon à faciliter la séparation du revêtement d'usure après utilisation sans risque d'accrochage sur le revêtement permanent.
  • Dans tous les cas, l'orifice de coulée du récipient est provisoirement obturé pendant le dépôt du revêtement.
  • Etant donné la température des parois intérieures du récipient, dès que le matériau est répandu, le liant se ramollit et devient collant, ce qui permet de coller le matériau aux parois intérieures et de former sur celles-ci un revêtement monolithique avec le matériau déjà en place. Il est ainsi possible de déplacer rapidement le récipient et même de le basculer de près de 180° pour revêtir une paroi opposée à celle déjà revêtue sans risque de faire tomber le revêtement déjà en place.
  • On peut donc supprimer l'étape de chauffage du gabarit des procédés connus décrits plus haut. Le matériau étant sensiblement sec, il est également inutile, dans la plupart des cas, de procéder au séchage nécessaire avec les procédés utilisant des mélanges aqueux. Par contre, si la qualité de l'acier coulé nécessite l'élimination de l'eau de cristallisation et/ou de gaz nuisibles susceptibles de se dégager au contact du métal liquide, il reste nécessaire de chauffer le revêtement pour éliminer cette eau et ces gaz.
  • Ultérieurement, quand on verse du métal liquide dans le récipient revêtu comme décrit ci-dessus, on sait que le liant disparaît rapidement, mais la cohésion du revêtement en place est assurée par le frittage du matériau en contact avec le métal liquide.
  • On comprendra de ce qui précède que le procédé et l'installation conformes à l'invention concernent tout particulièrement les récipients métallurgiques de transvasement tels que poches de coulée, cuves à scories, répartiteurs de coulée continue.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention.
  • Ainsi, les moyens utilisés pour stocker, transporter et répandre le matériau du revêtement peuvent être différents de ceux décrits : on peut par exemple utiliser, à la place des trémies 10 mises alternativement sous pression, une machine à projeter du type à barillet adaptée à véhiculer des matières pulvérulentes pouvant contenir des fibres, et de manière plus générale tout ensemble de moyens connus de transport et de manutention capable d'acheminer le matériau à répandre sur toute la paroi ou partie de paroi intérieure à revêtir. On peut utiliser à la place du séparateur cyclonique 13 tout appareil permettant de séparer le matériau à répandre de l'air comprimé de transport. On peut également utiliser toute combinaison de transporteurs, vis transporteuses, goulottes ou canalisations souples pour diriger le produit, et monter ces appareils sur divers types de chariots et châssis permettant de déplacer l'orifice de déversement du produit sur toute la paroi ou partie de paroi intérieure à revêtir.
  • On peut également utiliser un robot 16 d'un autre type que celui décrit, par exemple un robot dont la base soit mobile en translation dans la direction de l'axe longitudinal d'un répartiteur de coulée continue, ou un robot comportant un portique à la place des bras articulés décrits.
  • On peut également utiliser le procédé et l'installation conformes à l'invention pour former le revêtement réfractaire permanent de protection d'un récipient métallurgique, la composition et la granulométrie du mélange de particules utilisé étant adaptées à une telle utilisation.

Claims (13)

  1. Procédé pour réaliser un revêtement (5, 55) sur les parois intérieures d'un récipient métallurgique (1, 50) destiné à recevoir du métal liquide, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    a) on place sur un support approprié un récipient métallurgique (1, 50) dont les parois intérieures à revêtir sont portées à une température déterminée ;
    b) on fait basculer le support et on amène le récipient métallurgique (1, 50) successivement dans plusieurs positions différentes dans chacune desquelles une paroi ou une partie de paroi intérieure du récipient (1, 50) est sensiblement horizontale et tournée vers le haut ;
    c) dans chacune des positions précitées on répand sur ladite paroi ou partie de paroi intérieure sensiblement horizontale au moins une couche d'un matériau sensiblement sec comprenant un mélange de particules réfractaires et un liant du type thermodurcissable ou équivalent, la composition et la granulométrie du mélange de particules réfractaires étant telles que ce mélange fritte au contact du métal liquide, et on étale ce matériau de manière à constituer une couche sensiblement régulière ;
    d) les parois intérieures du récipient étant initialement à ladite température déterminée, cette température étant suffisante pour pouvoir chauffer le matériau déposé sur celles-ci à une température permettant le ramollissement et la prise du liant du type thermodurcissable ou équivalent et la formation d'un revêtement monolithique (5, 55) qui adhère aux parois intérieures du récipient (1, 50).
  2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'on met en place, sur certaines parois de petites dimensions que l'on ne peut pas placer en position sensiblement horizontale, le même matériau soit sous forme de panneaux préformés, soit en utilisant des gabarits partiels appropriés derrière lesquels on répand le matériau.
  3. Procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on applique successivement deux ou plusieurs couches de compositions et caractéristiques différentes.
  4. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on choisit les particules réfractaires dans le groupe comprenant les particules magnésiennes, silico-magnésiennes, silico-alumineuses, alumineuses, siliceuses, le carbonate de calcium, la chaux, la dolomie, le carbone, l'oxyde de chrome, le zircon, et leurs mélanges.
  5. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liant du type thermodurcissable ou équivalent est choisi dans le groupe comprenant les résines thermodurcissables naturelles et synthétiques telles que par exemple les résines phénol-formol, les résines urée-formaldéhyde, les résines polyvinyliques, etc., des liants minéraux du type thermodurcissable ou équivalent ramollissant à la chaleur et devenant ainsi collants, tels que par exemple silicate de soude, métasilicate, etc., des liants organiques ou des agglutinants tels que par exemple amidon, fécule, stéarate, carboxyméthycellulose, etc., et les mélanges de ces composés.
  6. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les particules réfractaires sont mélangées à des particules de liant du type thermodurcissable ou équivalent.
  7. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les particules réfractaires sont enrobées dans le liant du type thermodurcissable ou équivalent.
  8. Procédé conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement obtenu est isolant réfractaire.
  9. Installation pour réaliser un revêtement (5, 55) sur les parois intérieures d'un récipient métallurgique (1, 50) destiné à recevoir un métal liquide, par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'elle comprend :
    - des moyens pour préparer ou recevoir un matériau sensiblement sec comprenant un mélange de particules réfractaires et un liant du type thermodurcissable ou équivalent, la composition et la granulométrie du mélange de particules étant telles que ce mélange fritte au contact du métal liquide ;
    - des moyens formant support pour recevoir un récipient métallurgique (1, 50) dont les parois intérieures sont relativement chaudes ;
    - des moyens pour faire basculer le support et pour amener le récipient métallurgique (1, 50) successivement dans plusieurs positions différentes dans chacune desquelles une paroi ou une partie de paroi intérieure du récipient est sensiblement horizontale et tournée vers le haut ;
    - des moyens pour, dans chacune des positions précitées, répandre sur ladite paroi ou partie de paroi intérieure, au moins une couche dudit matériau sensiblement sec, et étaler ce matériau de manière à constituer une couche sensiblement régulière.
  10. Installation conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens formant support sont adaptés à prendre une position retournée dans laquelle le récipient métallurgique est retourné à 180° par rapport à sa position normale d'utilisation.
  11. Installation conforme à l'une des revendications 9 ou 10, le récipient métallurgique étant un répartiteur de coulée continue allongé, caractérisée en ce que le support du répartiteur est adapté à faire basculer ce dernier au moins autour d'un axe horizontal parallèle à son axe longitudinal dans les deux sens.
  12. Installation conforme à l'une des revendications 9 ou 10, le récipient métallurgique étant une poche de coulée, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour faire basculer la poche autour d'un axe horizontal jusqu'à une position dans laquelle la partie la plus basse de la paroi latérale intérieure de la poche est sensiblement horizontale, et des moyens pour faire tourner la poche sur elle-même autour de son axe dans cette position.
  13. Installation conforme à l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce qu'elle comprend un robot comportant des moyens pour répandre le matériau du revêtement sur la partie de paroi intérieure sensiblement horizontale et des moyens pour coordonner l'arrivée et l'épandage du matériau avec les mouvements du récipient métallurgique (1, 50).
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