EP0460086A1 - Procede de revetement d'un repartiteur de coulee continue par un materiau refractaire - Google Patents

Procede de revetement d'un repartiteur de coulee continue par un materiau refractaire

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EP0460086A1
EP0460086A1 EP90904374A EP90904374A EP0460086A1 EP 0460086 A1 EP0460086 A1 EP 0460086A1 EP 90904374 A EP90904374 A EP 90904374A EP 90904374 A EP90904374 A EP 90904374A EP 0460086 A1 EP0460086 A1 EP 0460086A1
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EP
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refractory
particle size
weight
dolomite
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Withdrawn
Application number
EP90904374A
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German (de)
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Inventor
Gilbert Joseph Provost
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Sollac SA
Original Assignee
Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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Publication date
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    • C04B2235/9669—Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts
    • C04B2235/9676—Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts against molten metals such as steel or aluminium

Definitions

  • the present invention relates to the field of continuous casting of metals, in particular steel. It relates more particularly to the distributors, or tundishes, and more especially still, their interior refractory lining.
  • the refractory lining of a distributor for continuous casting of steel is today frequently applied to a permanent underlayer, most generally made of dense refractory concrete, in aqueous form by means of different techniques such as spraying, trowelling, pouring, pouring - vibration or tamping. This coating is then dried before using the distributor.
  • Magnesia is the most commonly used material for this use, due in particular to its low reactivity towards strong deoxidizing elements, such as aluminum or calcium, contained in liquid steel.
  • the magnesium coatings usually used always have a non-negligible silica content (from 5 to 15%).
  • the reduction of silica by strong deoxy ⁇ dants leads to the formation of non-metallic inclusions, which pollute the metal. It is therefore necessary that the part of the coating which is in contact with the liquid metal has a silica content as low as possible, when high inclusional cleanliness is desired for the cast product.
  • the use of magné ⁇ sie of greater purity is possible, but significantly increases the cost of the coating.
  • magnesia Another drawback of magnesia is its high bulk density, unfavorable to the thermal insulation properties of the coating. Even in cases where the coating is lightened by the in ⁇ corporation of various fibers, its density remains of the order of 1600 to 1800 kg / m s .
  • the object of the invention is to make it possible to take advantage of the great chemical inertness of dolomite, and of carbonates of alkaline earth elements in general, with respect to the strong deoxidizers of liquid steel, while obtaining , for the coating of the distributor, insulating properties superior to those of magnesia.
  • the subject of the invention is a method for coating a distributor for the continuous casting of metals, in particular steel, according to which the wear refractory coating layer is put in place in aqueous form, characterized in that that said refractory wear coating is composed of raw natural dolomite or raw natural cal ⁇ cite or a mixture of these two materials, in that its particle size is between 0 and 5 mm, in that it incorporates this coating a binder in proportions of 0.5 to 5% by weight and a mineral or organic plasticizer in proportions of 0.2 3% by weight, and in that one proceeds to the decarbonation of this coating after its set up, during its drying and cooking.
  • the particle size of the raw dolomite and the raw cal cite is between 0 and 1 mm.
  • the density of the coating after drying is less than 1500 kg / m 3 , and preferably between 1100 and 1400 kg / m 3 .
  • the invention also relates to a distributor thus coated as well as the refractory lining itself, as defined in the appended claims.
  • the invention consists in one of the essential characteristics of using dolomite in its form
  • the dolomite coating has not only chemical, but also physical properties well suited to its use. It is also possible to use natural calcite, alone or mixed with natural dolomite.
  • the CaC0 3 -MgC0 3 dolomite is used as a coating for metallurgical vessels in its baked form, having consequently undergone prior decarbonation.
  • This decarbona: ation results in a loss on ignition of 44 to 48% depending on the purity of the dolo ⁇ mie, and creates a porosity in the material, which cooking at a high temperature tends to catch up with.
  • the temperature at which the dolo ⁇ mie begins to densify by sintering depends on its purity. Thus, for an impurity rate of less than 3%, this densification begins at approximately 1550 ° C.
  • the advantage of using natural raw dolomite as a distributor coating is that decarbonation does not take place until after the coating has been put in place. It is carried out by heating between 800 and 950 ° C., this latter temperature being the minimum temperature of the coldest point to be reached for total decarbonation. This heating also makes it possible to dry the refractory and, if the distributor is used immediately after baking, to limit the heat losses of the liquid metal and the thermal shock undergone by the coating when the distributor is filled. This decarbonation makes it possible to lower the apparent density of the coating "in situ" from 2700-2850 kg / m 3 to less than 1500 kg / m 3 , and preferably in the range 1100-1400 kg / m 3 during its commissioning.
  • This final density is therefore significantly lower than that of magnesia-based coatings.
  • it does not increase too appreciably during the use of the coating, because the duration of this use is relatively short, and the temperatures reached by the liquid metal in the distributor are barely sufficient to initiate the densification of dolomite.
  • the raw dolomite is mixed with a binder of the same type as those conventionally used for this use, such as sodium silicate, in proportions that are imperatively understood. between 0.5 to 5% by weight, to ensure sufficient abrasion resistance of the material.
  • a mineral plasticizer, such as clay, or organic, is incorporated into the mixture, at a rate of 0.2 to 3% by weight, in order to avoid migration of the binder during drying. Then water is added, and the coating is placed in the distributor, according to one of the usual techniques mentioned above.
  • the particle size of the raw dolomite and / or raw calcite particles used to form the coating is less than 5 mm, and preferably less than 1 mm. In the latter case, it is further recommended that 15 to 40% of the particles have a particle size less than 0.1 mm.
  • Another advantage of this type of coating is its low cost price, since it is made from abundant natural raw materials.
  • a coating of conventional magnesia has a composition of the following type after baking at 1500 ° C., expressed in% by weight:
  • An example of coating according to the invention produced from natural raw dolomite, present after cooking at 1500 ° C. the following composition, expressed in% by weight:
  • the invention although specific for distributors of continuous casting, can be carried out with other binders and / or plasticizers than those exeraplified here, insofar as the agent used as binder has the effect of 'Improving the abrasion resistance of the coating, and to the extent that the agent used as a plasticizer has the effect of preventing the binder from migrating during drying inside the coating.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de revêtement d'un répartiteur de coulée continue des métaux, notamment d'acier, selon lequel on met en place la couche de revêtement réfractaire d'usure sous forme aqueuse, caractérisé en ce que ledit revêtement réfractaire d'usure est composé de dolomie naturelle crue ou de calcite naturelle crue ou d'un mélange de ces deux matériaux, en ce que sa granulométrie est comprise entre 0 et 5 mm, en ce qu'on incorpore à ce revêtement un liant dans des proportions de 0,5 à 5 % en poids et un plastifiant minéral ou organique dans des proportions de 0,2 à 3 % en poids, et en ce qu'on procède à la décarbonatation de ce revêtement après sa mise en place, lors de son séchage et de sa cuisson. L'invention concerne également un répartiteur ainsi revêtu, ainsi que le revêtement réfractaire lui-même.

Description

PROCEDE DE REVETEMENT D'UN REPARTITEUR DE COULEE CONTINUE PAR UN MATERIAU REFRACTAIRE.
La présente invention a trait au domaine de la coulée continue des métaux, notamment de l'acier. Elle concerne plus particulièrement les répartiteurs, ou tundishes, et plus spécialement encore, leur revêtement réfractaire intérieur.
Le revêtement réfractaire d'un répartiteur de coulée continue de l'acier est aujourd'hui fréquemment appliqué sur une sous-couche per¬ manente, le plus généralement en béton réfractaire dense, sous forme aqueuse au moyen de différentes techniques telles que la projection, le truellage, le coulage, le coulage - vibration ou le damage. Ce revêtement est ensuite séché avant l'utilisation du répartiteur.
La magnésie est le matériau le plus couramment utilisé pour cet usage, en raison, notamment, de sa faible réactivité vis-à-vis des éléments désoxydants forts, tels que l'aluminium ou le calcium, con¬ tenus dans l'acier liquide. Toutefois, les revêtements magnésiens habituellement utilisés ont toujours une teneur en silice non négli¬ geable (de 5 à 15 %) . Or, la réduction de la silice .par les désoxy¬ dants forts conduit à la formation d'inclusions non-métalliques, qui viennent polluer le métal. Il est donc nécessaire que la partie du revêtement qui est en contact avec le métal liquide ait une teneur en silice aussi faible que possible, lorsqu'une propreté inclusionnaire élevée est recherchée pour le produit coulé. L'utilisation de magné¬ sie d'une pureté plus grande est possible, mais augmente sensiblement le coût du revêtement.
Un autre inconvénient de la magnésie est sa masse volu ique apparente élevée, défavorable aux propriétés d'isolation thermique du revêtement. Même dans les cas où le revêtement est allégé par l'in¬ corporation de fibres diverses, sa masse volumique demeure de l'ordre de 1600 à 1800 kg/ms.
Pour diminuer la teneur du revêtement en- composés réductibles, il est connu, par exemple dans la demande de Brevet Européen EP 260322, d'y incorporer une proportion plus ou moins importante de dolomie cuite. Ce dernier matériau a cependant une masse volumique apparente élevée (plus de 3200 kg/m3) . Cette densité élevée présente
FEUILLE DE REMPLACEMENT des avantages pour le revêtement des fours et des poches de coulée, car elle confère à la dolomie cuite une grande résistance à l'usure et à la corrosion par les laitiers. Mais ces propriétés sont de peu d'importance dans les répartiteurs, où la température du métal liqui¬ de n'excède pas 1600°C, où la durée d'utilisation du revêtement ne dépasse pas 10 à 20 heures, et où ne pénètrent que des quantités réduites de laitiers agressifs. En revanche, le manque de pouvoir isolant de la dolomie cuite serait très gênant pour la bonne conser¬ vation de la température du métal, qui est primordiale à ce stade de la coulée. Pour toutes ces raisons, la dolomie cuite n'est jamais employée seule pour revêtir les répartiteurs de coulée continue.
Le but de l'invention est de permettre de tirer parti de la grande inertie chimique de la dolomie, et des carbonates d'éléments alcalino-terreux en général, vis-à-vis des désoxydants forts de l'acier liquide, tout en obtenant, pour le revêtement du répartiteur, des propriétés isolantes supérieures à celles de la magnésie.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de revêtement d'un répartiteur de coulée continue des métaux, notamment d'acier, selon lequel on met en place la couche de revêtement réfractaire d'usure sous forme aqueuse, caractérisé en ce que ledit revêtement réfractaire d'usure est composé de dolomie naturelle crue ou de cal¬ cite naturelle crue ou d'un mélange de ces deux matériaux, en ce qu sa granulométrie est comprise entre 0 et 5 mm, en ce qu'on incorpor à ce revêtement un liant dans des proportions de 0,5 à 5 % en poid et un plastifiant minéral ou organique dans des proportions de 0,2 3 % en poids, et en ce qu'on procède à la décarbonatation de ce revê tement après sa mise en place, lors de son séchage et de sa cuisson.
De préférence, la granulométrie de la dolomie crue et de la cal cite crue est comprise entre 0 et 1 mm. La densité du revêtemen après séchage est inférieure à 1500 kg/m3, et de préférence compris entre 1100 et 1400 kg/m3.
L'invention a également pour objets un répartiteur ainsi revêtu ainsi que le revêtement réfractaire lui-même, tels que définis dan les revendications jointes.
Comme on l'aura compris, l'invention consiste dans l'une de se caractéristiques essentielles à utiliser la dolomie sous sa form
FEUILLE DE REMPLACEMENT naturelle et non plus sous forme préalablement cuite. Dans ces condi¬ tions, le revêtement de dolomie présente des propriétés non seulement chimiques, mais aussi physiques bien adaptées à son usage. Il est également possible d'utiliser de la calcite naturelle, seule ou mé¬ langée à de la dolomie naturelle.
Habituellement, la dolomie CaC03-MgC03 est utilisée comme revê¬ tement de récipients métallurgiques sous sa forme cuite, ayant par conséquent subi une décarbonatation préalable. Cette décarbona:ation entraîne une perte au feu de 44 à 48 % suivant la pureté de la dolo¬ mie, et crée une porosité dans le matériau, que la cuisson à une tem¬ pérature élevée tend à rattraper. La température à laquelle la dolo¬ mie commence à se densifier par frittage dépend de sa pureté. Ainsi, pour un taux d'impuretés inférieur à 3 %, cette densification débute à 1550°C environ. A 1900°C, la densification permet d'obtenir un matériau d'une densité apparente supérieure à 3200 kg/m3, comme indi¬ qué précédemment. Or, on a vu qu'une telle densification, pour un revêtement de répartiteur, n'était pas souhaitable, car elle dété¬ riore son pouvoir isolant et augmente sa capacité calorifique.
L'intérêt de l'utilisation de dolomie crue naturelle comme revê¬ tement de répartiteur est que la décarbonatation n'a lieu qu'après la mise en place du revêtement. Elle est réalisée par chauffage entre 800 et 950°C, cette dernière température étant la température mini¬ male du point le plus froid à atteindre pour une décarbonatation totale. Ce chauffage permet en outre de sécher le réfractaire et, si on utilise le répartiteur immédiatement après cuisson, de limiter les pertes thermiques du métal liquide et le choc thermique subi par le revêtement lors du remplissage du répartiteur. Cette décarbonatation permet d'abaisser "in situ" la densité apparente du revêtement de 2700-2850 kg/m3 jusqu'à moins de 1500 kg/m3, et de préférence dans la plage 1100-1400 kg/m3 lors de sa mise en service. Cette densité finale est donc sensiblement inférieure à celle des revêtements à base de magnésie. De plus, elle n'augmente pas de façon trop sensible pendant l'utilisation du revêtement, du fait que la durée de cette utilisation est relativement brève, et que les températures atteintes par le métal liquide en répartiteur ne sont qu'à peine suffisantes pour initier la densification de la dolomie.
FEUILLE DE REMPLACEMENT H
Cette faible masse volumique en service garantit pour le revête¬ ment de répartiteur une bonne isolation thermique et une faible capa¬ cité calorifique. Cela procure à l'utilisateur une meilleure maîtrise des phénomènes thermiques survenant à l'intérieur du répartiteur pen¬ dant la coulée, par comparaison avec les revêtements à base de magné¬ sie. Par rapport à ces mêmes revêtements, la propreté inclusionnaire du métal liquide est également améliorée, du fait de la diminution des teneurs en oxydes réductibles tels que la silice, l'alumine, les oxydes de fer. Outre les gains sur la propreté du produit final, cela entraîne une diminution de la tendance au bouchage des busettes de coulée. Il est ainsi possible d'augmenter la quantité de métal coulé dans le répartiteur avec le même revêtement. Enfin, les inclusions d'alumine contenues dans le métal liquide sont susceptibles d'être piégées par la dolomie.
Pour former ce revêtement, conformément à d'autres caractéristi¬ ques essentielles de l'invention, la dolomie crue est mélangée à un liant du même type que ceux classiquement utilisés pour cet usage, tel que le silicate de sodium, dans des proportions impérativement comprises entre 0,5 à 5 % en poids, pour assurer une résistance à l'abrasion suffisante du matériau. Un plastifiant minéral, tel que l'argile, ou organique, est incorporé au mélange, à raison de 0,2 à 3 % en poids, dans le but d'éviter la migration du liant en cours de séchage. Puis de l'eau est ajoutée, et le revêtement est mis en place dans le répartiteur, selon l'une des techniques habituelles citées précédemment.
La granulométrie des particules de dolomie crue et/ou de calcite crue utilisées pour former le revêtement est inférieure à 5 mm, et préférentiellement inférieure à 1 mm. Dans ce dernier cas, il est de plus recommandé que 15 à 40 % des particules aient une granulométrie inférieure à 0,1 mm.
Un autre avantage de ce type de revêtement est son faible prix de revient, puisqu'il est réalisé à partir de matières premières naturelles abondantes.
Un revêtement de magnésie classique a une composition du type suivant après cuisson à 1500°C, exprimée en % pondéraux :
MgO CaO AljOj Fe303 SiOa
78/85 1/2 1,5/2,5 2/3 15/5
FEUILLE DE REMPLACEMENT ζ
et sa masse volumique apparente est de 1600 à 1800 kg/m3.
Un exemple de revêtement selon l'invention, réalisé à partir de dolomie crue naturelle, présente après cuisson à 1500°C la composi¬ tion suivante, exprimée en % pondéraux :
MgO CaO A1203 Fe203 Si02 56/58 36/38 0,2/0,5 0,2/0,5 0,5/1,5 et une masse volumique apparente de 1210 kg/m3.
Au lieu de dolomie crue naturelle, il est possible d'utiliser de la calcite crue naturelle CaC03 , dont les propriétés physiques et chimiques sont similaires à celles de la dolomie crue. La densifica¬ tion de la calcite débute même à une température légèrement supérieu¬ re par rapport à la dolomie. La calcite et la dolomie peuvent d'ail¬ leurs être mélangées dans n'importe quelles proportions pour consti¬ tuer le revêtement.
De même l'invention, quoique spécifique des répartiteurs de cou¬ lée continue, peut être réalisée avec d'autres liants et/ou plasti¬ fiants que ceux exeraplifiés ici, dans la mesure où l'agent utilisé comme liant a bien pour effet d'améliorer la résistance à l'abrasion du revêtement, et dans la mesure où l'agent utilisé comme plastifiant a pour effet d'éviter que le liant ne migre au cours du séchage à l'intérieur du revêtement.
FEUILLE DE REMPLACEMENT

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de revêtement d'un répartiteur de coulée continue des métaux, notamment d'acier, selon lequel on met en place la couche de revêtement réfractaire d'usure sous forme aqueuse, caractérisé en ce que ledit revêtement réfractaire d'usure est composé de dolomie natu¬ relle crue ou de calcite naturelle crue ou d'un mélange de ces deux matériaux, en ce que sa granulométrie est comprise entre 0 et 5 mm, en ce qu'on incorpore à ce revêtement un liant dans des proportions de 0,5 à 5 % en poids et un plastifiant minéral ou organique dans des proportions de 0,2 à 3 % en poids, et en ce qu'on procède à la décar¬ bonatation de ce revêtement après sa mise en place, lors de son séchage et de sa cuisson.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la granulométrie de la dolomie crue et de la calcite crue est de préfé¬ rence comprise entre 0 et 1 mm.
3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement réfractaire comprend entre 15 et 40 % de particules de granulométrie inférieure à 0,1 mm.
4) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la densité du revêtement après son séchage et sa cuisson est infé¬ rieure à 1500 kg/m3.
5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la densité du revêtement après son séchage et sa cuisson est comprise entre 1100 et 1400 kg/m3.
6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le liant est du silicate de sodium.
7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le plastifiant est de l'argile.
8) Répartiteur de coulée continue des métaux, notamment d'acier pourvu d'un revêtement réfractaire d'usure, caractérisé en ce que ledit revêtement est composé de dolomie naturelle crue ou de calcite naturelle crue, ou d'un mélange des deux, dont la granulométrie est comprise entre 0 et 5 mm, d'un liant présent dans une proportion de 0,5 à 5 % en poids et d'un plastifiant dans une proportion de 0,2 à 3 % au poids.
FEUILLE DE REMPLACEMENT 9) Revêtement réfractaire d'usure pour répartiteur de coulée continue des métaux, notamment d'acier, caractérisé en ce qu'il est composé de dolomie naturelle crue ou de calcite naturelle crue ou d'un mélange de ces deux matériaux, dont la granulométrie est compri¬ se entre 0 et 5 mm, en ce qu'il comprend un liant dans des propor¬ tions de 0,5 à 5 % en poids et en ce qu'il comprend un plastifiant minéral ou organique dans des proportions de 0,2 à 3 % en poids.
10) Revêtement réfractaire selon la revendication 9, caractérisé en ce que la granulométrie de la dolomie naturelle crue et de la calcite naturelle crue est comprise entre 0 et 1 mm.
11) Revêtement réfractaire selon la revendication 10, caracté¬ risé en ce qu'il comprend entre 15 et 40 % de particules de granulo¬ métrie inférieure à 0,1 mm.
12) Revêtement réfractaire selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la densité après séchage et cuisson est inférieure à 1500 kg/m3.
13) Revêtement réfractaire selon la revendication 12, caracté¬ risé en ce que sa densité après séchage et cuisson est comprise entre 1100 et 1400 kg/m3.
14) Revêtement réfractaire selon l'une des revendications 9 à
13, caractérisé en ce que le liant est du silicate de sodium.
15) Revêtement réfractaire selon l'une des revendications 9 à
14, caractérisé en ce que le plastifiant est de l'argile.
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