Brevet FR2027742A1 — publié le 19701002

La présente invention concerne la protection des lingotières contre l'érosion par le métal en fusion ainsi que des compositions réfractaires qui conviennent pour revêtir la plaque de fond ou la base d'une lingotière. 5 Habituellement, les lingotières présentent des parois inclinées et selon que la lingotière s'élargit vers le haut ou vers le bas, on l'appelle respectivement "lingotière renversée" et ttlingotière normale". Dans le cas d'une Mgotière renversée, la base est en général d'un seul tenant avec les parois latéra-10 les et, pour démouler le lingot, on le soulève? simplement pour l'extraire de la lingotière. Cependant, ceci n'est pas possible pour les lingotières normales et, en conséquence, les lingotières de ce genre sont couramment construites comme une gaine qui constitue les parois de la lingotière et qui repose sur une plaque de fond 15 qu'on appelle "tréteau". Dans ces conditions, pour effectuer le démoulage , on soulève la gaine et on laisse le lingot debout sur le tréteau. Dans les lingotières des deux modèles, on coule normalement le métal en fusion, par exemple l'acier, par le haut 20 et ce métal vient donc heurter la base ou le tréteau de la lingotière. L'impact du métal chaud sur la base ou sur le tréteau en provoque l'érosion et il arrive un moment où la lingotière tout entière doit être mise au rebut, dans le cas où la base est d'un seul tenant avec les parois, ou le tréteau etesit être remplacé 25 dans le cas contraire. La présente invention a pour but de fournir un procédé de protection de ces lingotières au mHiyeii d'un revêtement réfraetaire que l'on applique sur les surfaces intérieures, c'est-à-dire sur les parois et la base ou tréfeeaa, d'une lingotière pour en diminuer l'érosion et prolonger ainsi la vie utile 30 de la lingotière ou du tréteau, en réduisajsfe également la tendance du lingot à se coller aux parois latérales, à la base au aom tréteau de la lingotière. Selon la présente invention^ un procédé de protection de la base et des parois d'une lingotière contre l'érosion par 35 le métal fondu est caractérisé en ce qp*il consiste à appliquer à ces composants un revêtement réfraetaire qui comprend un matériau réfraetaire particulaire composé de laitiers alumineux pulvérisés et un liant minéral pour ladite matière particulaire, en dispersion dans un milieu liquide. 40 Les laitiers alumineux pulvérisés selon l'invention 00009 2 2027742 sont de préférence ceux qu'on obtient lors de la production de ferro-alliages par des procédés aluminothermiques. Ces laitiers sont hautement alumineux du fait qu'ils contiennent de l'alumine (AlgO^), mais d'autres oxydes sont aussi fréquemment 5 présents, par exemple des oxydes de magnésium et de calcium ainsi que les oxydes du ferro-alliage en cours d'élaboration, par exemple TiC^, V2°5 et Mn02* Dans les cas où l'oxyde de calcium est présent, il est préférable que ce constituant ne dépasse pas 4 % du poids des scories. 10 On préfère tout particulièrement les laitiers qui contiennent à la fois des oxydes de magnésium et d'aluminium sous forme d'aluminates de magnésium. On peut les préparer par divers procédés électro métallurgiques ou par voie synthétique. Ainsi, selon line particularité de l'invention, un procédé de 15 protection de la base et des parois d'une lingotière contre l'érosion par le métal en fusion est caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un revêtement réfraetaire qui comprend un matériau réfraetaire particulaire contenant de l'aluminate de magnésium et un liant minéral pour la matière particulaire, en 20 dispersion dans un-milieu liquide. Le matériau contenant l'aluminate de magnésium contient de préférence, en poids, 70 à 90 % de AlgO-^ et 10 à 20 % de MgO. Il peut également contenir de 1 à 4 % en poids de VgO^. Le milieu liquide est le plus souvent l'eau, mais 25 il peut être un alcool inférieur tel que 1 ' isoprojpanol. Le liant minéral peut être l'un des produits suivants ou un mélange de deux ou. plusieurs de ces produits : silicates de métaux alcalins, sol de silice colloïdale, phosphates de métaux alcalins (en particulier l'hexamétaphosphate de sodium), 30 borates métalliques, acide borique, phosphate d'aluminium et acide phosphorique lui-même. On peut utiliser les laitiers alumineux pulvérisés et les aluminates de magnésium sous forme de ciments hydrauliques et, en raison de leur tendance à faire prise rapidement, il est en 35 général recommandé d'incorporer une substance qui ralentit la prise. D'un intérêt particulier pour cet usage sont les phosphates de métaux alcalins, qui jouent également le rôle de liants minéraux ; cependant, le sel ordinaire (NaCl) constitue également un agent efficace de raientissemënt de la prise du ciment. 40 Lors de la. préparation d'un revêtement réfraetaire 70 00009 3 2027742 selon l'invention, on place avantageusement le laitier alumineux ou 1'aluminate de magnésium dans un broyeur à boulets, et on broie à une finesse plus grande que 0,5 mm, et de préférence plus grande que 0,152 mm et mieux encore plus grande que 0,076 mm. 5 Ce broyage rend les revêtements appropriés pour être appliqués - par pulvérisation. On peut éventuellement mélanger la matière broyée avec d'autres composés pulvérulents qui ont été indiqués plus haut. On peut alors mélanger le produit avec le milieu 10 liquide et l'appliquer directement, par exemple par pulvérisation, ou en variante on peut l'emmagasiner sous forme pulvérulente en vue de son utilisation ultérieure. En variante, l'application des revêtements selon l'invention, par exemple à une plaque de fond (ou tréteau) peut 15 se faire après avoir mélangé la poudre avec une quantité d'eau appropriée de manière à obtenir une suspension plastique épaisse que l'on peut alors étaler sur la plaque de fond et laisser durcir in situ. On obtient de cette façon un revêtement élastique et tenace du tréteau, dont la présence sert à empêcher ou à 20 réduire l'érosion. Les revêtements sur les plaques de fond que l'on réalise conformément à l'invention conservent un certain degré d'élasticité et sont capables de supporter l'impact d*un jet de métal en fusion pendant la coulée. 25 Les exemples suivants dans lesquels les parties et les pourcentages sont en poids, montreront bien comment l'invention peut être mise en oeuvre. EXEMPLE 1 : On broie dans un broyeur à boulets un laitier prove-30 nant d'un procédé électrométallurgique et ayant la composition suivante : ai2O5 80 % MgO 15 % 35 V205 2 à 3 % Si02 0,3 % impuretés (y compris Pe^O^) jusqu'à un maximum de 2,7 % 40 On broie ce mélange jusqu'à ce que la totalité traverse un tamis 70 00009 4 2027742 ayant 76 microns d'ouverture de maille et on prépare ensuite uns poudre à partir des ingrédients suivants : laitier broyé 80 % Silicate de sodium (83,1# de matières 5 solides, rapport Si02/Na20 = 2 ; 1) 12,5 % NaCl 7*5 $ On malaxe intimement ce mélange,, on le rend homogène et on l'emmagasine dans des sacs pour stockage. 10 Au moment de l'utilisation, on ajoute 70 % de cette poudre à ~5§% d'eau, et on applique la suspension ainsi obtenue à la plaque de base d'une lingotière de manière à former un revêtement dont l'épaisseur varie de 1 à 100 mm. Après prise, le revêtement est dur et élastique et 15 supporte parfaitement l'effet d'érosion produit par le métal en fusion. Les pièces coulées qu'on obtient de cette façon sont propres et sont dépourvues de bavures et autres défauts. EXEMPLE 2 : On utilise le même laitier que dans l'exemple 1 20 et on le traite d'une façon analogue. Ultérieurement, on prépare la composition suivante avec ce laitier: Laitier broyé 80,5 % Poudre de silicate de sodium (la même que dans l'exemple 1) 10,5 % 25 Hydroxyde de sodium 5 % Phosphate monosodique anhydre 4 % On malaxe intimement le mélange et, au moment de son utilisation, on mélange 65 % de ce produit avec 35 % d'eau. Ce mélange constitue un excellent revêtement pour la 30 plaque de base et on obtient ainsi une couche de protection de très bonne qualité et partiellement élastique. La préparation du revêtement est économique. EXEMPLE 3 : On prépare un revêtement comme dans l'exemple 1 et, 35 après avoir appliqué une couche de ce revêtement sur une plaque en fonte, on laisse durcir. On installe ensuite cette plaque suivant un angle de 45° et on coule du métal en fusion sur cette plaque à partir d'un entonnoir de coulée situe immédiatement en surplomb. 40 On maintient le courant du métal en fusion pendant 190 secondes et ensuite on laisse refroidir le revêtement de 70 00009 5 2027742 la plaque de fond. On examine ensuite ce revêtement. On constate que le revêtement selon l'invention ne s'écaille pas, ne se fissure pas et n'est pasyérodé alors qurtin revêtement normalisé pour plaque de fond, servant de témoin, manifeste une érosion 5 visible. On exécute une série d'essais comparatifs, sensiblement du même type que ci-dessus. Tous les revêtements des plaques de base selon l'invention se révèlent nettement supérieurs à ceux de la technique antérieure. 70 00009 6 2027742 REVENDICATIONS 1Procédé de protection de la base et des parois d'une lingotière contre l'érosion par le métal fondu, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer à ces composants un 5 revêtement réfraetaire qui comprend un matériau réfraetaire particulaire composé de laitiers alumineux pulvérisés et un liant minéral pour ladite matière particulaire, en dispersion dans un milieu liquide. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé 10 en ce que les laitièrs proviennent de la production d'un ferro-alliage par le procédé alumino-thermique. 3»- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la teneur en oxyde de calcium dans les laitiers ne dépasse pas 4■% en poids. 15 4.- Procédé de protection de la base et des parois d'une lingotière contre l'érosion par le métal en fusion, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un revêtement réfraetaire qui comprend un matériau réfraetaire particulaire contenant de 11aluminate de magnésium et un liant minéral pour la 20 matière particulaire, en dispersion dans un milieu liquide. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau contenant 1'aluminate de magnésium contient, en poids, de 70 à 90% de Al^O^ et de 10 à 20% de MgO. 6.- Procédé selon la revendication 4- ou 5t caracté-25 risé en ce que ledit matériau contenant 1'aluminate de magnésium contient- également de 1 à A-% de 7*- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le milieu liquide est de l'eau. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 30 1 à 7» caractérisé en ce que le liant minéral est l'undes produits suivants ou un mélange de deux ou plusieurs de ces produits : silicates de métaux alcalins, sol de silice colloïdale, phosphates de métaux alcalins, borates métalliques, acide borique, phosphate d'aluminium et acide phosphorique. 35 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 7i caractérisé en ce que le liant minéral est l'hexa-métaphosphate de sodium. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la totalité du matériau ré— 40 fractaire particulaire traverse un tamis ayant 76 microns 70 00009 7 2027742 d'ouverture de maille. 11.- Lingotière, caractérisée en ce qu'elle est protégée par un revêtement réfraetaire selon la revendication 1 ou 4.