FR2617473A1 - Refractory composition - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention est relative à une composition réfractaire, notamment destinée à la réalisation de pièces de forme réfractaires, utilisables en sidérurgie par exemples
Bien que l'invention ait été spécialement développée dans le domaine de la sidérurgie, les propriétés particulières qui découlent de l'utilisation de la composition réfractaire décrite ci-après pourront être également utilisées dans d'autres cas où les problèmes posés sont similaires et peuvent être résolus par les caractéristiques spécifiques de la présente invention.The invention relates to a refractory composition, in particular intended for the production of refractory shaped parts, usable in the steel industry for example
Although the invention has been specially developed in the steel industry, the particular properties which result from the use of the refractory composition described below may also be used in other cases where the problems posed are similar and may be resolved by the specific features of the present invention.
Dans le domaine de la sidérurgie, l'élaboration de l'acier s'effectue généralement dans des fours dont les parois internes sont équipées de parois réfractaires aptes à résister h la température de l'acier en fusion, soit des températures de 1500 à 17000C. In the steel industry, the production of steel is generally carried out in ovens whose internal walls are equipped with refractory walls capable of withstanding the temperature of molten steel, that is to say temperatures from 1500 to 17000C .
On connait notamment des réalisations de fours électriques dans lesquels des électrodes liquides permettent une circulation de courant électrique pour autoriser la fusion de l'acier. Les pièces de forme réfractaires au niveau de ces électrodes sont très vulnérables, d'une part du -fait de la température et d'autre part du fait de la corrosion. We know in particular embodiments of electric ovens in which liquid electrodes allow the circulation of electric current to allow the melting of steel. The refractory shaped parts at these electrodes are very vulnerable, on the one hand due to the temperature and on the other hand due to corrosion.
En effet, les pièces réfractaires, en plus de l'effet néfaste de la température, doivent pouvoir résister mécaniquement à une érosion créée d'une part par le contact avec l'acier en fusion et d'autre part par la circulation de 1' acier. Indeed, refractory parts, in addition to the harmful effect of temperature, must be able to mechanically resist erosion created on the one hand by contact with molten steel and on the other hand by the circulation of 1 ' steel.
Par exemple, dans certains fours électriques, du fait de la fusion et de la circulation de l'acier en fusion, il se crée des turbulences d'acier liquide à des vitesses pouvant aller jusque un mètre par seconde. Cet effet particulier diminue . considérablement la durée de vie des pièces réfractaires du fait du frottement et généralement de telles pièces ont une tenue mécanique, lors d'une utilisation continue, de l'ordre de trois semaines. For example, in some electric furnaces, due to the melting and circulation of molten steel, turbulence of liquid steel is created at speeds which can go up to one meter per second. This particular effect diminishes. considerably the lifetime of refractory parts due to friction and generally such parts have mechanical strength, during continuous use, of the order of three weeks.
I1 est connu de réaliser les pièces de forme réfractaires par moulage en utilisant un béton réfractaire composé de deux minerais naturels de magnésie et d'un liant chimique permettant une prise chimique de la pièce. Les magnésies utilisées sont des magnésies ordinaires extraites de mines ou autres, telles que la magnésie chinoise ou d'eau de mer. It is known to produce refractory shaped parts by molding using refractory concrete composed of two natural ores of magnesia and a chemical binder allowing a chemical setting of the part. The magnesia used are ordinary magnesia extracted from mines or other, such as Chinese magnesia or seawater.
Ces pièces ainsi réalisées donnent de bons résultats sur le plan réfractaire et sur la qualité de l'acier mais toutefois sont très vulnérables et ont une durée de vie très courte ce qui nécessite -des changements et entretiens fréquents au niveau de l'utilisation du four. These parts thus produced give good results on the refractory plane and on the quality of the steel but however are very vulnerable and have a very short lifespan which requires frequent changes and maintenance in terms of the use of the furnace. .
Les inconvénients de ces pièces connues proviennent essentiellement du fait de la porosité de ces pièces et de leur tenue relativement mauvaise au choc thermique du béton ainsi réalisé. The drawbacks of these known parts come essentially from the porosity of these parts and their relatively poor resistance to the thermal shock of the concrete thus produced.
Par ailleurs, très récemment, a été développé un procédé de fabrication de magnésie dite électrofondue. Un tel type de minerais électrofondu augmente le pouvoir réfractaire du produit ; toutefois ce procédé augmente également la température de frittage ainsi que le point de fusion de la magnésie. Furthermore, very recently, a process for manufacturing so-called electrofoamed magnesia has been developed. Such a type of electrofused ore increases the refractory power of the product; however, this process also increases the sintering temperature as well as the melting point of magnesia.
Ainsi, remplacer la magnésie ordinaire par une telle magnésie électrofondue dans un béton réfractaire traditionnel n'apporte pas d'avantage particulier car, bien qu'améliorant la résistance à la température, la résistance mécanique à la corrosion est diminuée du fait que l'on n' arrive pas lors de l'utilisation au frittage du matériau. Thus, replacing ordinary magnesia with such magnesia electrofused in traditional refractory concrete does not bring any particular advantage because, although improving the resistance to temperature, the mechanical resistance to corrosion is reduced by the fact that one does not happen during sintering use of the material.
Le but de la présente invention est de proposer une composition réfractaire, notamment destinée à la réalisation de pièces de forme réfractaires, aptes à résister è une température T, utilisables en sidérurgie par exemple, dont la durée de vie est considérablement augmentée par rapport aux produits connus, voire meme doublée. The object of the present invention is to provide a refractory composition, in particular intended for the production of refractory shaped pieces, capable of withstanding a temperature T, usable in the steel industry for example, the life of which is considerably increased compared to the products. known, or even doubled.
Ceci se répercutera d'une part sur la qualité de l'acier à réaliser et d'autre part sur le coût de revient de l'entretien du four sur un double plan, à savoir les pièces en tant que telles et la manutention nécessitée par leur changement. This will have an impact on the one hand on the quality of the steel to be produced and on the other hand on the cost price of the maintenance of the furnace on a double plane, namely the parts as such and the handling required by their change.
Un des buts de la présente invention est donc de proposer une composition réfractaire qui permette le réalisation de pièces de forme réfractaires palliant les inconvénients des réalisations connues notamment en augmentant la tenue des pièces à la chaleur, en augmentant leur résistance aux chocs thermiques et en permettant la réalisation d'une pièce dont le grain est inattaquable afin d'augmenter considérablement la résistance mécanique à la corrosion. One of the aims of the present invention is therefore to propose a refractory composition which allows the production of refractory shaped parts overcoming the drawbacks of known embodiments in particular by increasing the resistance of the parts to heat, by increasing their resistance to thermal shocks and by allowing the production of a part whose grain is unassailable in order to considerably increase the mechanical resistance to corrosion.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'a titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Other objects and advantages of the present invention will emerge during the description which follows, which is however only given for information and which is not intended to limit it.
Selon la présente invention, la composition réfractaire, notamment destinée à la réalisation de pièces de forme réfractaires, aptes à résister à une température T, utilisables en sidérurgie par exemple, est caractérisée par le fait qu'elle comprend
- un premier minerai réfractaire électrofondu dont le point de frittage et le point de fusion sont supérieurs à la température d'utilisation T,
- un deuxième minerai réfractaire électrofondu dont le point de fusion est supérieur à la température d'utilisation T mais dont le point de frittage correspond sensiblement à la température d'utilisation T,
- un liant chimique qui permet d'obtenir une cohésion de ladite composition jusqu'au frittage dudit deuxième minerai réfractaire électrofondu et qui assurea le relais thermique.According to the present invention, the refractory composition, in particular intended for the production of refractory shaped parts, capable of withstanding a temperature T, usable in the steel industry for example, is characterized in that it comprises
a first electrofused refractory ore, the sintering point and the melting point of which are higher than the operating temperature T,
a second electrofused refractory ore, the melting point of which is higher than the operating temperature T but the sintering point of which corresponds substantially to the operating temperature T,
a chemical binder which makes it possible to obtain cohesion of said composition until the sintering of said second electrofused refractory ore and which provides the thermal relay.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivant. The present invention will be better understood on reading the following description.
L'invention vise une composition réfractaire, notamment destinée à la réalisation de pièces de forme réfractaires, aptes à résister à une température T. The invention relates to a refractory composition, in particular intended for the production of refractory shaped parts, capable of withstanding a temperature T.
De telles pièces de forme sont notamment utilisées dans le domaine de la fusion des métaux et par exemple en sidérurgie. Such shaped parts are used in particular in the field of metal smelting and for example in the steel industry.
Toutefois, la composition réfractaire de la présente invention n'est nullement limitée à ce type d'application et pourrait être appliquée à tout autre domaine où les parois réfractaires sont nécessaires, dans lesquelles les problèmes posés trouvent réponse par les caractéristiques spécifiques de la présente invention. However, the refractory composition of the present invention is in no way limited to this type of application and could be applied to any other field where the refractory walls are necessary, in which the problems posed are answered by the specific characteristics of the present invention. .
Pour obtenir une bonne tenue à la chaleur et aux chocs thermiques, il est nécessaire d'utiliser un matériau dont le point de fusion est nettement supérieur à la température d'utilisation T. To obtain good resistance to heat and thermal shock, it is necessary to use a material whose melting point is significantly higher than the operating temperature T.
Par contre, pour obtenir une bonne résistance mécanique et un grain inattaquable, il est intéressant d'utiliser un composant dont le frittage intervient sensiblement à la température d'utilisation de la pièce de forme réalisée. On the other hand, to obtain good mechanical strength and an unassailable grain, it is advantageous to use a component whose sintering takes place substantially at the temperature of use of the shaped part produced.
Cependant, lorsqu'on utilise un composé du premier type, c'est-à-dire résistant à la température, on n'obtient jamais de frittage car le point de frittage est trop élevé pour l'utilisation. Par contre, si on utilise un composé avec un point de frittage plus bas, c'est au détriment de la résistance à la température. However, when using a compound of the first type, that is to say resistant to temperature, one never obtains sintering because the sintering point is too high for use. On the other hand, if a compound with a lower sintering point is used, it is to the detriment of the temperature resistance.
La composition réfractaire de la présente invention permet un compromis qui permet, d'une part, d'obtenir le frittage à la température d'utilisation et d'autre part, d'avoir une pyroscopie élevée et supérieure à ladite température d'utilisation. The refractory composition of the present invention allows a compromise which allows, on the one hand, to obtain sintering at the temperature of use and on the other hand, to have a high pyroscopy and higher than said temperature of use.
A cet égard, la composition réfractaire de la présente invention comprend au moins trois constituants de base, à savoir un premier minerai réfractaire électrofondu, un second minerai réfractaire électrofondu et un liant chimique. In this regard, the refractory composition of the present invention comprises at least three basic constituents, namely a first electrofused refractory ore, a second electrofused refractory ore and a chemical binder.
Le premier minerai réfractaire électrofondu présente un point de frittage et un point de fusion supérieurs à la température d'utilisation T de la pièce de forme ainsi réalisée. The first electrofused refractory ore has a sintering point and a melting point higher than the operating temperature T of the shaped part thus produced.
Par contre, le deuxième minerai réfractaire electrofondu présente un point de fusion supérieur à la température d'utilisation T mais le point de frittage correspond sensiblement à cette température. On the other hand, the second electrofused refractory ore has a melting point higher than the operating temperature T but the sintering point corresponds substantially to this temperature.
Le liant chimique permet d'obtenir une cohésion de ladite composition jusqu' au frittage dudit deuxième minerai réfractaire électrofondu et assure le relais thermique. The chemical binder makes it possible to obtain a cohesion of said composition until the sintering of said second electrofused refractory ore and ensures thermal relay.
En dosant respectivement les différents composants et en jouant sur la granulométrie, on obtient un produit final de très bonne qualité et de durée de vie nettement supérieure à ce qui est connu jusqu'à ce jour dans le domaine de la sidérurgie. En effet, les essais ont montré que la durée de vie était au moins doublée. By dosing the different components respectively and by varying the particle size, a final product of very good quality is obtained, with a lifespan clearly greater than what is known to date in the steel industry. Indeed, tests have shown that the lifespan is at least doubled.
Selon l'invention, lesdits premier et deuxième minerais réfractaires sont choisis parmi les minerais électrofondus basiques tels que magnésie électrofondue ou magnésie chrome électrofondue, et/ou minerais électrofondus neutres, tels que spinelle électrofondue, zircon et/ou minerais électrofondus acides tels que alumine tabulaire. According to the invention, said first and second refractory ores are chosen from basic electro-fused ores such as electrofused magnesia or electro-fused chromium magnesia, and / or neutral electrofused ores, such as electrofused spinel, zircon and / or acidic electrofused ores such as tabular alumina .
Pour obtenir une bonne compacité du béton et pour qu'il soit le moins poreux possible, lesdits premier et second minerais réfractaires électrofondus se présentent sous une forme pulvérulente de granulométrie étagée de zéro micron à trois millimètres. To obtain a good compactness of the concrete and so that it is as porous as possible, said first and second electrofused refractory ores are in a powdered form of graded particle size from zero micron to three millimeters.
Plus spécialement, le premier minerai réfractaire électrofondu est un mélange de matières de granulométrie zéro à un et un à trois millimètres. More specifically, the first electrofused refractory ore is a mixture of materials of particle size zero to one and one to three millimeters.
Par contre, le deuxième minerai réfractaire électrofondu, dont le point de frittage correspond sensiblement à la température d'utilisation T, a une granulométrie du type farine, c'est-à-dire de zéro à cent microns. On the other hand, the second electrofused refractory ore, the sintering point of which corresponds substantially to the operating temperature T, has a particle size of the flour type, that is to say from zero to one hundred microns.
En ce qui concerne le liant chimique, il est avantageusement formé d'un complexe de phosphates minéraux qui permettra au mélange de faire une prise chimique à basse température. Ce complexe sera constitué par exemple de phosphate alcalin. As regards the chemical binder, it is advantageously formed of a complex of mineral phosphates which will allow the mixture to make a chemical setting at low temperature. This complex will consist for example of alkaline phosphate.
Selon la présente invention, la composition réfractaire comporte en poids
- 18 à 38 % dudit premier minerai réfractaire électrofondu de granulométrie O à 1 millimètre,
- 28 à 48 % dudit premier minerai réfractaire électrofondu de granulométrie 1 à 3 millimètres,
- 18 à 38 S dudit deuxième minerai réfractaire électrofondu de granulométrie O à 0,1 millimètre,
- 5 à 10 % dudit liant chimique, la somme des composants donnant 100 % en poids.According to the present invention, the refractory composition comprises by weight
- 18 to 38% of said first electrofused refractory ore of particle size O to 1 millimeter,
- 28 to 48% of said first electrofused refractory ore with a particle size of 1 to 3 millimeters,
- 18 to 38 S of said second electrofused refractory ore of particle size O to 0.1 millimeter,
- 5 to 10% of said chemical binder, the sum of the components giving 100% by weight.
A partir de cette composition, dans le cas de la réalisation de pièces de four électriques à acier, ladite température d'utilisation étant de ltordre de 1500 à 18000C, il est intéressant d'utiliser un mélange de granulométrie étagée de O à 3 millimètres de magnésie électrofondue en tant que dit premier minerai, et de "farine" de spinelle électrofondue de granulométrie inorieure à 100 microns, en tant que dit deuxième minerai. From this composition, in the case of the production of electric steel furnace parts, said operating temperature being of the order of 1500 to 18000C, it is advantageous to use a mixture of graded particle size from 0 to 3 millimeters electro-fused magnesia as said first ore, and electrofused spinel "flour" of initial particle size at 100 microns, as said second ore.
A cet égard, la composition réfractaire suivante a donné de bons résultats dans un four électrique à acier pour constituer les pièces des électrodes liquides, pour 100 en poids
- 35 à 40 S de magnésie électrofondue de granulométrie 1 à 3 millimètres,
- 25 à 30 % de magnésie électrofondue de granulométrie O à 1 millimètre,
- 25 à 30 S de spinelle électrofondue de granulométrie inférieure à 100 microns,
- 6 à 7 % d'un complexe de phosphate alcalin la somme des différents éléments donnant 100 S. In this regard, the following refractory composition has given good results in an electric steel furnace to form the parts of the liquid electrodes, per 100 by weight
- 35 to 40 S of fused magnesia with a particle size of 1 to 3 millimeters,
- 25 to 30% of fused magnesia with particle size O to 1 millimeter,
- 25 to 30 S of electrofused spinel with particle size less than 100 microns,
- 6 to 7% of an alkaline phosphate complex the sum of the different elements giving 100 S.
A titre d'essai comparatif, des pièces réalisées selon une technique connue en magnésie frittée dont la porosité et la sensibilité aux chocs thermiques provoquent une érosion et une destruction au bout de trois semaines. Les pièces réalisées suivant la description ci-dessus et dans les mêmes utilisations ont une durée de vie supérieure à huit semaines. By way of comparative test, parts produced according to a known technique in sintered magnesia whose porosity and sensitivity to thermal shocks cause erosion and destruction after three weeks. The parts produced as described above and for the same uses have a lifespan of more than eight weeks.
Ces résultats sont justifiés par le fait que la magnésie électrofondue présente une température de frittage de 1700 à 1900DC et un point de fusion de l'ordre de 28000C ; Ia spinelle électrofondue présente une température de frittage de 1550 à 16000C et un point de fusion de l'ordre de 21000C. These results are justified by the fact that the fused magnesia has a sintering temperature of 1700 to 1900DC and a melting point of the order of 28000C; Ia electrofused spinel has a sintering temperature of 1550 to 16000C and a melting point of the order of 21000C.
Ainsi, à une température d'utilisation de l'ordre de 1500 à 17000 C, on voit que les températures de fusion des différents composants sont nettement supérieures. Ce qui est intéressant par contre, grâce à l'utilisation de la "farine" de spinelle, c'est qu'on obtient un frittage de la composition réfractaire à la température d'utilisation de la pièce. Thus, at an operating temperature of the order of 1500 to 17000 ° C., it can be seen that the melting temperatures of the various components are much higher. What is interesting on the other hand, thanks to the use of "flour" of spinel, is that a sintering of the refractory composition is obtained at the temperature of use of the part.
Pour réaliser les pièces de forme réfractaires à partir de la composition réfractaire de la présente invention, on procède d'une manière traditionnelle dans le domaine considéré, ctest-à-dire qu'on réalise un moulage de forme à partir de la composition réfractaire précitée mélangée avec de l'eau puis on étuve la pièce pour éliminer toute l'eau avant utilisation. To produce the refractory shaped parts from the refractory composition of the present invention, the procedure is carried out in a traditional manner in the field considered, that is to say that a shape molding is carried out from the aforementioned refractory composition. mixed with water then the part is steamed to remove all the water before use.
Toutefois, on a noté de bons résultats en hydratant la composition réfractaire à environ 5 à 6 S afin d'obtenir un mélange thyxotropique afin de faciliter le moulage. En ce qui concerne le moulage, il peut être effectué par dammage et/ou par vibration. However, good results have been noted in hydrating the refractory composition to about 5 to 6% in order to obtain a thyxotropic mixture in order to facilitate molding. As regards molding, it can be carried out by dammage and / or by vibration.
Ensuite le mélange est étuvé progressivement jusqu'à une température de 3500C. On parvient donc à une résistance chimique grace au liant chimique. Then the mixture is steamed gradually to a temperature of 3500C. Chemical resistance is therefore achieved thanks to the chemical binder.
En ce qui concerne le frittage, il est mené à une température de l'ordre de 1500 à 17000C dans une phase ultérieure soit avant une utilisation du four, soit directement au moment de l'utilisation dans le four. As regards sintering, it is carried out at a temperature of the order of 1500 to 17000C in a later phase either before use of the oven, or directly at the time of use in the oven.
Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. Naturally, other implementations of the present invention, within the reach of those skilled in the art, could have been envisaged without departing from the scope thereof.
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- 1987-06-30 FR FR8709576A patent/FR2617473B1/en not_active Expired
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FR2617473B1 (en) | 1989-12-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |