LU85107A1 - REFRACTORY CONCRETE COMPOSITION AND METALLURGY APPLICATION - Google Patents

REFRACTORY CONCRETE COMPOSITION AND METALLURGY APPLICATION Download PDF

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Description

ί -1- i ; Composition de béton réfractaire et application _en métallurgie._ί -1- i; Composition of refractory concrete and application _in metallurgy._

La présente invention concerne une composition de | 5 béton réfractaire amélioré qui présente de meilleures pro- | priâtes physiques, en particulier pour ce qui concerne la " résistance aux hautes températures et les paramètres de 1 résistance mécanique. Ces compositions sont en particulier | destinées à des usages métallurgiques et d'autres applica- 10 tions où sont requises de fortes résistances de cette : composition à 1'abrasion-compression et l'invention s'étend à l'application desdites compositions pour les usages mé- i tallurgiques.The present invention relates to a composition of | 5 improved refractory concrete with better pro- | physical requirements, in particular with regard to "resistance to high temperatures and the parameters of mechanical strength. These compositions are in particular intended for metallurgical and other applications where high strengths of this type are required. : abrasion-compression composition and the invention extends to the application of said compositions for metallurgical uses.

Les compositions de béton réfractaires sont largement j 15 utilisées pour la réalisation de garniture de fours et poches de coulées à usage métallurgique, et en particulier 1 pour la réalisation de pièces moulées obtenues par injection de béton dans des gabarits et destinées à la coulée continue ! de l'acier.Refractory concrete compositions are widely used for making furnace linings and ladles for metallurgical use, and in particular 1 for making molded parts obtained by injecting concrete into jigs and intended for continuous casting! steel.

| 20 Initialement, la réalisation d'une composition de béton ί réfractaire nécessitait l'utilisation de quantités relative- ment importantes (de l'ordre de 20¾) de liants sous forme ! d'un ciment réfractaire. La quantité importante de liants | nécessaires était due au fait que les grains de liants ; 25 formaient des grumeaux et n'étaient donc pas totalement dis ponibles avec l'intégralité de leur surface pour la fonction de liants.| 20 Initially, the production of a ί refractory concrete composition required the use of relatively large quantities (of the order of 20¾) of binders in the form! refractory cement. The large amount of binders | necessary was due to the fact that the binder grains; 25 formed lumps and were therefore not completely available with their entire surface for the function of binders.

; Cependant, la teneur élevée en chaux du ciment réfrac- | r taire agit sur la température limite d'utilisation du béton i 30 réfractaire et on a donc cherché à abaisser la teneur i en ciment.; However, the high lime content of refractory cement | silencing acts on the temperature limit for the use of refractory concrete i and we have therefore sought to lower the cement content i.

I Une solution partielle à ces difficultés a été I obtenue par l'utilisation de bétons thixotropiques comportant | des agents dëfloculants et, de préférence, des liants 135 très fins, de manière à ce que tous les grains du liant puissent exercer leur action. Du fait que les agents défΙοί culants permettent de détruire les grumeaux, la teneur en l -X ciment réfractaire de la composition peut être quelque peu -2- abaissëe ce qui augmente la température limite d'utilisation.I A partial solution to these difficulties has been obtained I by the use of thixotropic concretes comprising | deflocculating agents and preferably very fine binders 135 so that all the grains of the binder can exert their action. Due to the fact that the defoaming agents make it possible to destroy the lumps, the content of l -X refractory cement in the composition may be somewhat reduced, which increases the limit temperature for use.

La présente invention vise à .-encore améliorer les propriétés des compositions de béton réfractaire.The present invention aims to further improve the properties of refractory concrete compositions.

La Demanderesse s'est aperçue que l'utilisation 5 à raison de 5 à 20% de la composition, et de préférence à raison d'environ 10% de celle-ci d'un liant constitué de silice d'une granulométrie inférieure à 5 et de préférence comprise entre 0 et 2/tm simultanément avec un composé alumineux à haute teneur en alumine d'une granulométrie infé-10 rieure à 2Q/tm et de préférence comprise entre 0 et lOytm dans des proportions respectives propres à subir une mullutisa-tion à haute température lors de la mise en oeuvre permet d'obtenir un produit présentant d'excellentes qualités.The Applicant has noticed that the use 5 in an amount of 5 to 20% of the composition, and preferably in an amount of about 10% thereof, of a binder consisting of silica with a particle size less than 5 and preferably between 0 and 2 / mt simultaneously with an aluminous compound with a high alumina content of a particle size less than 10 / tm and preferably between 0 and 10mt in respective proportions suitable for undergoing mullutisa- tion at high temperature during processing makes it possible to obtain a product having excellent qualities.

D'un point de vue pratique, il est avantageux que la 15 silice d'une granulométrie inférieure à 5^m et le composé alumineux d'une granulométrie inférieure à 20^n soient présents dans des rapports respectifs de 3 à 7 approximativement, la mullite étant constituée elle-même environ à raison de 70% d'A^O^ et de 30% de SiC^.From a practical point of view, it is advantageous that the silica with a particle size of less than 5 µm and the aluminous compound with a particle size of less than 20 µm are present in respective ratios of 3 to 7 approximately, the mullite being itself constituted approximately at a rate of 70% of A ^ O ^ and 30% of SiC ^.

20 II est également apparu particulièrement avantageux que ladite silice contienne 0,2 à 5,0% et de préférence environ 2% de carbone. Avantageusement, ce carbone recouvre les grains. La silice prend en conséquence un aspect gris à noirâtre, en particulier lorsque'elle est mouillée 25 et il semble que la présence de carbone contribue à améliorer les propriétés du produit, notamment en vue de sa mise en oeuvre.It has also appeared particularly advantageous that said silica contains 0.2 to 5.0% and preferably about 2% of carbon. Advantageously, this carbon covers the grains. The silica consequently takes on a gray to blackish appearance, in particular when it is wet, and it seems that the presence of carbon contributes to improving the properties of the product, in particular with a view to its use.

, Le solde de la composition pour atteindre 100% est cons titué essentiellement par une faible proportion de ciment 30 réfractaire, par les agrégats réfractaires classiques, par des agents défloculants classiques et d'autres additifs ! éventuels. Le ciment réfractaire présent dans ledit solde de | la composition est choisi essentiellement en fonction du type j d'agrégats et est présent en une quantité, exprimée par 35 rapport à la composition totale, de l'ordre d'environ 0,5 à j 15%, une teneur de l'ordre de 12% constituant un exemple i / typique pour un béton constitué de chamotte à 44% d’A^O^ ' -y comme agrégat.The balance of the composition to reach 100% is essentially constituted by a small proportion of refractory cement, by conventional refractory aggregates, by conventional deflocculating agents and other additives! possible. The refractory cement present in the said balance of | the composition is chosen essentially as a function of the type j of aggregates and is present in an amount, expressed relative to the total composition, of the order of about 0.5 to 15%, a content of the order of 12% constituting an i / typical example for a concrete consisting of chamotte to 44% of A ^ O ^ '-y as aggregate.

• » -3-• »-3-

Du fait que essentiellement le ciment réfractaire est responsable de la teneur en chaux de la composition finale, puisque le ciment est essentiellement un aluminate de chaux, on comprendra qu'on choisira la teneur en ciment réfractaire, 5 vers les teneurs les plus basses compatibles avec l'usage envisagé et le choix des agrégats réfractaires, afin d'abais-; ser la teneur en chaux finale. Les agrégats ajoutés au mélange sont les agrégats classiques pour le type d'utilisation envisagée. Il peut s'agir d'agrégats alumineux tels que la 10 chamotte, en particulier la chamotte à basse teneur en alumine ( par exemple 28 à 32%) ou à teneur plus élevée (par exemple 40 à 45% ou même 55 à 60%) la kerphalite, la bauxite, le gypsite et aussi des agrégats provenant du concassage de briques neuves ou usagées,le corindon,etc... L'utilisation 15 d'agrégats magnésiens, de chromite ou de zircon, relève également du cadre de l'invention.Since essentially the refractory cement is responsible for the lime content of the final composition, since the cement is essentially a lime aluminate, it will be understood that the refractory cement content will be chosen, towards the lowest contents compatible with the intended use and the choice of refractory aggregates, in order to lower; ser the final lime content. The aggregates added to the mixture are the conventional aggregates for the type of use envisaged. They may be aluminous aggregates such as chamotte, in particular chamotte with a low alumina content (for example 28 to 32%) or a higher content (for example 40 to 45% or even 55 to 60% ) kerphalite, bauxite, gypsum and also aggregates from the crushing of new or used bricks, corundum, etc. The use of magnesium aggregates, chromite or zircon, also falls within the scope of the 'invention.

La composition contiendra également les agents défiocu-lants classiques en vue de former des compositions thixouro-piques tels que les silicates, les phosphates, les carbonates, 20 ou des défloculants organiques tels que les homates,glocomates ; etc.The composition will also contain conventional defoaming agents in order to form thixouro-pike compositions such as silicates, phosphates, carbonates, or organic deflocculants such as homates, glocomates; etc.

La composition peut également contenir d'autres ! additifs éventuels et, a titre d'exemple, on citera l'ad- jonction dans la composition de ferrosilicium à raison d'une 25 teneur de l'ordre de 2%, cet additif ayant la propriété d'augmenter la température d'affaissement sous charge de même que l'addition d'aluminium en poudre qui permet un sécha-j ge plus aisé du produit.The composition can also contain others! optional additives and, by way of example, mention may be made of the addition to the composition of ferrosilicon at a content of the order of 2%, this additive having the property of increasing the slump temperature under load as well as the addition of powdered aluminum which allows easier drying of the product.

| .La composition de béton réfractaire trouve son applica- jj 30 tion dans tous les usages métallurgiques.| The composition of refractory concrete finds its application in all metallurgical uses.

La composition présente en particulier l'avantage qu'elle peut être préparée en vue de sa mise en oeuvre avec des teneurs très faibles en eau et qu'elle présente un bon comportement en particulier lors de la miæen oeuvre 35 par vibration à l'aiguille ou à la table ainsi que lors d'une mise en oeuvre par injection.The composition has in particular the advantage that it can be prepared with a view to its use with very low water contents and that it exhibits good behavior in particular during mid-work by vibration with the needle. or at the table as well as during an injection processing.

r Le composé alumineux à haute teneur en alumine d'une granulométrie inférieure à 20/«. m peut être avantageusement « » « 4 un corindon λ une alumine calcinée etc.r The aluminous compound with a high alumina content and a particle size of less than 20%. m can advantageously be “” “4 a corundum λ a calcined alumina etc.

Il convient de noter que l'utilisation du liant composé de silice et d'un composé alumineux tel que décrit a déjà été proposé comme additif dans des composi-5 tions de bétons qui ne sont pas réfractaires et qui sont destinés essentiellement à des usages de construction.It should be noted that the use of the binder composed of silica and an aluminous compound as described has already been proposed as an additive in composi-tions of concretes which are not refractory and which are intended essentially for uses of construction.

Il est cependant particulièrement inattendu d'utiliser selon l'invention, pour des usages de bétons réfractaires, des compositions qui comportent à la fois de la silice et 10 de l'alumine, car généralement, en particulier lorsqu'on utilise des agrégats réfractaires alumineux, on tente de réduire la teneur en silice à la plus basse valeur possible.It is however particularly unexpected to use according to the invention, for uses of refractory concretes, compositions which comprise at the same time silica and alumina, because generally, especially when using aluminous refractory aggregates , an attempt is made to reduce the silica content to the lowest possible value.

Sans que la Demanderesse entende se limiter à une 15 quelconque explication particulière, elle pense que les résultats améliorés observés avec les compositions de l'invention, en particulier pour ce qui concerne les caractéristiques de réfractarité,résultent vraisemblablement de la mullitisation qui se produit lors de la 20 montée en-température du produit, le composé qui se forme étant de la mullite ou un composé apparenté dont les propriétés concourent à un meilleur comportement du béton.Without the Applicant intending to limit itself to any particular explanation, it believes that the improved results observed with the compositions of the invention, in particular with regard to the refractoriness characteristics, probably result from the mullitization which occurs during the rise in temperature of the product, the compound which forms being mullite or a related compound whose properties contribute to better behavior of the concrete.

Les composés de l'invention, ainsi qu'il a été 25 mentionné, peuvent être mis en oeuvre par tous moyens appropriés pour former des revêtements de protection ou des objets moulés notamment destinés aux installations de - coulée en continu de l'acier.The compounds of the invention, as has been mentioned, can be used by any suitable means to form protective coatings or molded articles, in particular intended for installations for the continuous casting of steel.

* L'invention sera décrite plus en détail en référence 30 aux exemples qui suivent qui tout d'abord illustrent une composition de l'invention et, dans les exemples ultérieurs, des compositions d'état de la technique, afin de mettre en évidence les propriétés améliorées obtenues par la présente invention.* The invention will be described in more detail with reference to the following examples which firstly illustrate a composition of the invention and, in the following examples, prior art compositions, in order to highlight the improved properties obtained by the present invention.

35 Ces exemples n'ont cependant aucun caractère limita- ‘ tif et sont destinés uniquement à illustrer une des formes L· y^ « » Λ d'exécution de 1'invention.These examples are, however, in no way limiting and are intended only to illustrate one of the forms of execution of the invention.

Il convient de noter que,dans le présent mémoire descriptif, les proportions indiquées sont, sauf indication en sens contraire, toujours des pourcentages exprimés 5 en poids. Lorsque des proportions respectives sont exprimées en parties, il s'agit également de parties en poids.It should be noted that, in the present specification, the proportions indicated are, unless otherwise indicated, always percentages expressed by weight. When respective proportions are expressed in parts, they are also parts by weight.

EXEMPLES: on prépare un mélange: 10 Ciment (Aluminate de chaux tel que SECAR 70)....... 12%EXAMPLES: a mixture is prepared: 10 Cement (Lime aluminate such as SECAR 70) ....... 12%

Chamotte à 44% A^O^ de granulométrie 0 à 0,08 mm........................................ 7% 0,08 à 0,2mm........................................ 5% 0,2 à 2mm........................................... 34% 15 2 à 4 mm........................................... 31,9%Chamotte at 44% A ^ O ^ of grain size 0 to 0.08 mm .................................. ...... 7% 0.08 to 0.2mm ................................... ..... 5% 0.2 to 2mm ...................................... ..... 34% 15 2 to 4 mm ...................................... ..... 31.9%

Corindon de ganulomëtrie 0 à lOy*·' 7%Ganulometry corundum 0 to 10 * 7%

Silice de granulométrie 0 à 2/^contenant 2% de C.... 3% Défloculant tel que par exemple Hëxametaphosphate de sodium......................................... G , 1% 20Silica with grain size 0 to 2 / ^ containing 2% C .... 3% Deflocculant such as for example sodium hexametaphosphate ....................... .................. G, 1% 20

Caractéristiques obtenues (Abrasion/Cohésion suivant essais Jourdain comparativement à des produits existant de même teneur en ciment): 25 __—__-________— T° de - Composition de Produits du commerce mi sson 11 invention__A__B__ 300° c i = 3,2 i= 16 i= 18,42 800° c i= 4,49 i= 16 i= 16,96 1000° c i= 5,4 i= 19,1 i= 18,18 """ 30 _I___ ___ 1100° c i= 4,4 i= 16,24 i= 16,41 1200° c ï= 477 i= 14,8 19,25 " 1300° c ï= 5 i= 14,8 i= 18,24 ~~ 1400O - ï= 5 ~ï=1276 i=' T8.65 " 35 --s fi J’ i = Perte de poids après essais exprimée en %.Characteristics obtained (Abrasion / Cohesion according to Jourdain tests compared to existing products of the same cement content): 25 __ — __-________— T ° of - Composition of Commercial Products mi sson 11 invention__A__B__ 300 ° ci = 3.2 i = 16 i = 18.42 800 ° ci = 4.49 i = 16 i = 16.96 1000 ° ci = 5.4 i = 19.1 i = 18.18 "" "30 _I___ ___ 1100 ° ci = 4, 4 i = 16.24 i = 16.41 1200 ° c ï = 477 i = 14.8 19.25 "1300 ° c ï = 5 i = 14.8 i = 18.24 ~~ 1400O - ï = 5 ~ ï = 1276 i = 'T8.65 "35 --s fi J' i = Weight loss after tests expressed in%.

Claims (13)

1. Composition de béton réfractaire destinée notamment aux usages métallurgiques caractérisée en ce qu’elle est constituée à raison de 5 à 20¾ , et de prëfé- 5 rence à raison d'environ 10% d'un liant constitué de silice d'une granulométrie inférieure à 5 /ira et de préfé-»T rence comprise entre 0 et 2 μπι et d'un composé alumineux à haute teneur en alumine d'une granulométrie inférieure à 20 jum et de préférence comprise entre O et 10 Mm 10 dans des proportions respectives propres a subir une mullitisation à haute température lors de la mise en oeuvre, le solde de la composition pour atteindre 100 % étant constitué par une faible proportion de ciment réfractaire, par des agrégats réfractaires, par des agents 15 défloculants classiques et d'autres additifs éventuels.1. Composition of refractory concrete intended in particular for metallurgical uses, characterized in that it is constituted in an amount of 5 to 20¾, and preferably in an amount of about 10% of a binder consisting of silica with a particle size less than 5 / will go and preferably »T rence between 0 and 2 μπι and an aluminous compound with a high alumina content of a particle size less than 20 µm and preferably between O and 10 Mm 10 in proportions appropriate to undergo mullitization at high temperature during processing, the balance of the composition to reach 100% being constituted by a small proportion of refractory cement, by refractory aggregates, by conventional deflocculating agents and others any additives. 2. Composition selon la revendication 1 caractérisé en ce que la silice d'une granulométrie inférieure à 5 Mm et le composé alumineux d'une granulométrie inférieure à 20 Mm sont présents dans des rapports respectifs de 3 à 7 20 approximativement.2. Composition according to claim 1 characterized in that the silica with a particle size less than 5 mm and the aluminous compound with a particle size less than 20 mm are present in respective ratios from 3 to 7 approximately. 3. Composition selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que ladite silice contient 0,2 ä 5,0 % et de préférence environ 2 % de carbone qui recouvre les grains.3. Composition according to claim 1 or 2 characterized in that said silica contains 0.2 to 5.0% and preferably about 2% of carbon which covers the grains. 4. Composition selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 3 caractérisée en ce que le ciment réfractaire présent dans ledit solde de la composition est choisi essentiellement en fonction du type d'agrégats et est présent en une quantité, exprimée par rapport â la composi-30 tion totale, de l’ordre d'environ 0,5 à 15 %.4. Composition according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the refractory cement present in said balance of the composition is chosen essentially as a function of the type of aggregates and is present in an amount, expressed relative to the total composition, on the order of about 0.5 to 15%. 5. Composition selon la revendication 4 caractérisée en ce que ledit ciment réfractaire est présent en une quantité de l'ordre de 12 %.5. Composition according to claim 4 characterized in that said refractory cement is present in an amount of the order of 12%. 6. Composition selon l'une quelconque des revendi-35 cations 1 à 5 caractérisée en ce que les agrégats présents dans le mélange sont des agrégats alumineux tels que I ^ -7- m φ la chamotte, en particulier la chamotte à basse teneur en alumine (28à60%), la kerphalite,la bauxite ou le corindon, sillimanite,kyanite,alumine tabulaire.6. Composition according to any one of the claims 35 to 1, characterized in that the aggregates present in the mixture are aluminous aggregates such as I ^ -7- m cham chamotte, in particular chamotte with low content alumina (28 to 60%), kerphalite, bauxite or corundum, sillimanite, kyanite, tabular alumina. 7. Composition selon l'une quelconque des revendica-5 tions 1 à 5 caractérisée ence que les agrégats présents dans le mélange sont des agrégats magnésiens, de chromite ou de zircon, de silicate de magnésie et de produits de composition provenant du concassage de briques neuves ou usagées.7. Composition according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the aggregates present in the mixture are magnesian aggregates, of chromite or zircon, of magnesia silicate and of composition products originating from the crushing of bricks new or used. 8. Composition selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 7 caractérisée en ce que la composition contient des agents défloculants classiques en vue de former des compositions thixotropiques notamment les silicates, les phosphates ou les carbonates ou de défloculants organiques.8. Composition according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the composition contains conventional deflocculating agents with a view to forming thixotropic compositions, in particular silicates, phosphates or carbonates or organic deflocculants. 9. Composition selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 8 caractérisée en ce qu'elle contient un ferrosilicium en une teneur de 0 à 4% et de préférence de j l'ordre de 2%.9. Composition according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it contains a ferrosilicon in a content of 0 to 4% and preferably of the order of 2%. 10. Composition selon l'une quelconque des revendica- 20 tions 1 à 9 caractérisée en ce que le composé alumineux à haute teneur en alumine d'une granulométire inférieure à 20/tm est un corindon.10. Composition according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the aluminous compound with a high alumina content of a particle size of less than 20 μm is a corundum. 11. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisée en ce qu'elle contient de 25 l'aluminium en poudre.11. Composition according to any one of claims 1 to 10 characterized in that it contains aluminum powder. 12. Application de la composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 en métallurgie Ipour la réalisation de revêtements de protection ou d'objets ’ ’ moulés notamment destinés aux installations de coulée en 30 continu de l'acier.12. Application of the composition according to any one of claims 1 to 11 in metallurgy I for the production of protective coatings or of molded objects, in particular intended for installations for the continuous casting of steel. 13. Application de la composition selon l'une quelconque des revendication 1 à 11 caractérisée par le fait que le produit se met en oeuvre par injection. _ / ' / / y13. Application of the composition according to any one of claims 1 to 11 characterized in that the product is used by injection. _ / '/ / y
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