Brevet FR2018091A1 — publié le 19700529

La présente invention concerne des revétements de lingotières qui sont à des températures élevées ainsi que des compositions servant à la fabrication de tels rev8tements. Dans l'utilisation des lingotièress il est de pratique courante de couler un lingot dans la lingotière avant son refroidissement après le démoulage du lingot précédemment coulé. Cette façon de procéder est motivée par divers raisons. On réduit ainsi le choc thermique au moment de la coulée du métal en fusion (habituellement de l'acier) dans la lingotière et, en conséquence, on prolonge la vie en service de cette lingotière il n'est pas économique d'utiliser un nombre de lingotières plus important que nécessaire et, en conséquence, la durée entre les coulées dans une lingotière donnée doit être avantageusement brève ; si la tête de la lingotière ou le châssis est revêtu d'un matériau calorifuge ou exothermique, il est souhaitable que ce matériau soit absolument exempt d'humidité et on aboutit facilement à ce résultat si la lingotière et/ou le châs- sis sont chauds. Toutefois l'utilisation de lingotières chaudes présente l'inconvOnient de compliquer le traitement des lingotières et, dans certains eas où les températures des lingotières atteignent une valeur aussi élevée que 8000C, un tel traitement devient pratiquement impossible sauf si l'on fait appel à des techniques élaborées de commande à distance. Non seulement le traitement des lingotières chaudes est plus difficile, mais les traitements euxmeAmes tendent à subir une répercussion faucheuse -par suite de la température élevée mise en jeu. Il en est particulièrement ainsi lorsqu'il s'agit d'appliquer des revêtements superficiels à la base et aux parois des lingotières en vue d'améliorer le fini de la surface des lingots qui sont coulés dans cette lingotière.L'invention a pour but principal de fournir des procédés et des matériaux de rev8tement qui conviennent pour traiter des lingotières chaudes, par exemple à une température comprise entre 450 et 8000C, mais les procédés et le matériaux suggérés peuvent servir efficacement sur des lingotières dont les températures sont en dehors de l'intervalle indiqué, ou meme sur des lingotières~froides. Les revêtements de lingotières selon la technique antérieure présentant un ou plusieurs des trois inconvénients principaux ci-après : ils tendent à devenir trop fluides aux températures considérées et dégoulinent le long des parois des lingotières ; ils tendent à s'enflammer s'ils contiennent des ingrédients inflammables et ils tendent à s'évaporer, Selon un premier aspect de la présente invention, une composition de revetement de lingotière comprend du carbone particulaire ou une matière cartonée particulaire ainsi qu'un liant qui contient un sol de silice colloïdale et de l'acide orthophosphorique ou un phosphate, dans un milieu aqueux. On a trouvé que des compositions de cette nature adhèrent fortement aux parois de la lingotière, même quand ces parois sont chaudes, et qu'elles durcissent rapidement pour constituer un revêtement dur qui confère un fini superficiel d'excellente qualité au métal coulé dans la lingotière. Selon un second aspect de la présente invention, un procédé de revêtement de la surface intérieure d'une lingotière consiste à appliquer à cette surface une composition de revente ment comprenant du carbone ou une matière carbonée particulaire en combinaison avec un liant qui contient un sol de silice col losdale et de l'acide orthophosphorique ou un phosphate, dans un milieu aqueux. Suivant un mode de mise en oeuvre preféré de ce procédé, la composition présente une consistance qui en permet la pulvérisation et on l'applique à la surface de la lingotière par pulvérisation. De préférence, on applique la pulv- risation à la surface de la lingotière pendant que cette dernière est à une température élevée. Quand la composition comprend du carbone lui-m8me, celui-ci peut etre sous l'une de ses formes connues, par exemple sous forme de noir de lampe ou d'un bloc carboné mais mieux encore sous forme de graphite. On peut en variante appropriée utiliser des matières contenant du carbone, par exemple de la houille ou du coke pulvérisé. Les matières carbonées que l'on peut utiliser sont par exemple la tourbe et la lignite, ou encore des particules de brai ou de bitume. Si l'on choisit le brai ou le bitume, la substance doit avoir de préférence un point de sulfuration d'au moins 150oc et une teneur élevée en asphaltèné. On peut préparer une telle matière sous une forme particulaire en la broyant avec un agent de démoulage tel que la craie, le tale, la terre dtinfusoires ou une autre poudre fine. La granulométrie de la tourbe, du lignite ou de la houille particulaire est de préférence telle que la majeure partie du produit passe à travers un tamis ayant 152 microns d'ouverture de maille. Une matière préférée est une tourbe traitée possédant les caractéristiques suivantes (les pourcentages étant en poids). Triage granulométrique plus de 152 microns 34,19 % de 152 à 76 microns 26,19 % de 76 à 53 microns 9,59 % de 53 à 40 microns 7,03 % moins de 40 microns 23,00 % Perte par combustion à 110 C 39,14 % Perte par combustion à 100000 98,89 % Cendres 1,11 % Le coke finement pulvérisé est une matière spécialement préférée. Il est souhaitable que ce coke soit pulvérisé de manière à traverser entièrement un tamis de 76 microns et, mieux encore, que 75 % du produit passent à travers un tamis de 53 microns. De préférence, le coke a une faible teneur en soufre afin de réduire au minimum la contamination du métal coulé. Ceci est spécialement important quand les lingotières doivent servir à la coulée de métaux ferreux tels que l'acier. Comme on l'a déjà dit, le liant est un mélange d'un sol de silice colloïdale et d'acide orthophosphorique ou d'un phosphate. La teneur en silice dans le sol de silice colloïdale peut varier mais est comprise de préférence entre 40 et 60 % en poids. On utilisera le plus souvent un sol de silice collot- dale contenant 50 % en poids de SiO2. Le second ingrédient du liant consiste en un produit phosphôrique qui peut être sous forme d'acide orthophorique ou d'un phosphate acide de diammonium. On préfère habituellement l'utilisation de 11 acide phosphorique libre, isolément ou con Jointement avec un phosphate. L'acide phosphorique pe-a être un produit pulvérisé disponible dans le commerce, par exemple ayant une concentration pondérable de 90 % en H3PO4. Les proportions relatives in sol de silice colloïdale et de l'acide phosphorique peuvent sgie. entre de larges limites ; par exemple, si l'on choisit comme jigrédients typiques un ol contenant 50 % de Bi02 et de l'acide phosphorique concentré à 90 %, la proportion d'acide phosphorique peut varier entre 25 et 150 parties par 100 parties en poids du sol de silice. Les compositions de revatements selon l'invention peuvent contenir d'autres ingrédients facultatifs. C'est ainsi qu'ils peuvent contenir des matériaux réfractaires finement divisés tel que l'aluminium, le magnésium, la zircone, la chromite, la chamotte, la silimanite, la dolomite calcinée, l'amiante pulvérulente, de la poudre d'aluminium ou des poudres de substances ayant des points de fusion élevés. Eventuellement, le produit peut contenir une certaine quantité d'une gomme ou d'un autre liant organique. En service, on applique de préférence les compositions en les pulvérisant sur la lingotière chaude. Dans la plupart des cas, un revêtement dont ltépaisseur est de 0,05 à 0,5 mm convient parfaitement et, d'une façon générale, un revêtement ayant environ 0,25 mm d'épaisseur se révèle satisfaisant. Les exemples suivants, dans lesquels les pourcentages sont en poids, montreront bien comment l'invention peut être mise en oeuvre. EXEMPLE 1, On prépare un mélange à partir des ingrédients suivants Sol de silice colloïdal (50/0 SiO2) 10,00 % Acide phosphorique (9Oh H3P04) 11,30 % Tourbe traitée (granulométrie comme ci dessus) 20,00 % Phosphate acide de diainmonium 3,00 % Gomme adragante 0,60 % Eau q.s.p 100 % On pulvérise ce revttement jusqu'à obtention d'une épaisseur de 0,25 mm- sur une lingotière chauffée à 500 C, On coule ultérieurement de l'acier fondu à 160000 dans cette lin potière et, après anlidification du métal, le lingot se démoule proprement et présente un bon fini superficiel. FXFMPLE 2. On prépare un mélange à partir des ingrédients suivants : Sol de silice collodale (50% SiO2) 100/o Acide phosphorique (9/0 H3P04) Il Coke (granulométrie inférieure à 76 microns)20% Phosphate acide de diammonium 3% Gomme adragante 0,6% Eau q.s.p. 100% On pulvérise ce revttement jusqu'à obtention d'une épaisseur de 0,38 ma sur une lingotière chauffée à 5000C. On coule ultérieurement de l'acier fondu à 166000 dans cette lingotière et, après solidification du métal, le lingot se démoule proprement et présente un bon fini superficiel. On remarquera que, non seulement le présent procédé conifère un neillcur fini superficiel aux lingots, mais encore que la vie en service de la lingotière est très prolongée par suite de la diminution des endonnagements des lingots (en parti culer du soudage du lingot à la lingotière), avec tous les avantages économiques qui en découlent. REVENDICATIONS 1. Composition de revttement de lingotière, caractérisée en ce qu'elle comprend du carbone particulaire ou une matière carbonée particulaire ainsi qu'un liant qui contient un sol de silice colloSdale et de l'acide orthophosphorique ou un phosphate, dans un milieu aqueux. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière carbonée est un coke finement pulvérisé. 3. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière carbonée est une tourbe finement pulvérisée. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractériséeen ce que la teneur en SiO2 dans le sol de silice colloïdale est d'environ 50 %. 5. Composition selon l'une queloonque des revendications i à 4, caractérisée en ce que le liant comprend de l'acide orthophosphorique libre. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisée en ce que le liant contient à la fois de l'acide orthophosphorique et du phosphate acide de diammonium. 7. Procédé de revêtement de la surface intérieure d'une lingotière destinée à la coulée d'un métal en fusion, caractérisé en ce qu'il consiste à pulvériser sur la surface de la lingotière, pendant que cette dernière est à une température élevée, une composition telle que spécifiée dans l'une quelconque des revendications 1 e 6.