Brevet FR2062951A1 — publié le 19710702

La présente invention concerne un perfectionnement à la fabrication de l'acier. En particulier , elle concerne une composition destinée à revêtir la surface intérieure d'un moule ou du couvercle chaud pour moule, ainsi Be les moules et couvercles chauds doublés d'une telle composition. I1 est souhaitable que les reveAtements intérieurs pour moules et'couvercles chauds soient solides et résistants à la chaleur et qu'ils aient également de bonnes propriétés d'isolement thermique. On fabrique habituellement de tels revetements intérieurs à partir de divers matériaux réfractaires. On tente depuis de nombreuses années d'améliorer à la fois la solidité et les propriétés d'isolement thermique de ces revetements intérieurs et des efforts de recherche considérables y ont été consacrés. On a tenté d'apporter des perfectionnements à ces compositions de revêtement intérieur en y incorporant divers adjuvants. Par exemple, on a suggéré dtincorporer du papier et ceci a permis de réaliser une certaine amélioration mais comporte également certains inconvénients, et des améliorations supplémentaires demeurent souhaitables; aussi a-t-on fait de nombreuses tentatives en vue de réaliser de telles améliorations supplémentaires. Parmi les inconvénients du papier, on peut mentionner le fait que des briquettes en renfermant risquent de rétrécir lorsqu'elles sont disposées dans des moules chauds; en conséquence, les briquettes peuvent éventuellement se dé serrer et se détacher de la paroi du moule oors de leur mise en contact avec le métal fondu, ce qui peut donner lieu à de graves pertes en rendement. On a découvert à présent, d'une façon inattendue, que l'inclusion de certains adjuvants spéciaux , en des proportions particulières donne lieu à des avantages substantiels et permet de réaliser des revetements intérieurs perfectionnés. Par exemple, de tels revêtements intérieurs perfectionnés peuvent avoir une solidité supérieure ou des propriétés d'isolement thermique améliorées, ou peuvent conférer un excellent finissage de surface au métal en contact avec le revêtement intérieur. D'autre part, on peut obtenir ces avantages d'une façon simple et économique sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à des compositions compliquées renfermant une pluralité de constituants1 dont les proportions peuvent s' avérer difficiles à controAler. La présente invention permet de réaliser une composition pour le-revzetement intérieur d'un moule pour la fabrication de méti ou d'un couvercle chaud pour un tel moule, comprenant un matériau réfractaire mélangé avec 0,5 à 15% de fibres organiques non ligneuses , en particulier des fibres textiles, et 2 à 20% d'un liant en poids de la composition. L'invention permet également de réaliser des moules pour la fabrication de métal et des couvercles chauds comportant une enveloppe métallique revêtue d'une telle composition, ainsi que des briquettes pour le doublage de ceux-ci. L'invention fournit également un procédé de revêtement intérieur d'un moule pour la fabrication de métal ou d'un couvercle chaud et qui comporte le traitement du matériau réfractaire de fibres organiques non ligneuses et du liant, suivant les quantités sus-mentionnées, avec de l'eau, de façon à former une pate, le départ de la pâte sur la surface intérieure d'un moule ou d'un couvercle chaud et le séchage de la pâte de façon à former une couche régulière de la composition. L'invention fournit également un procédé de fabrication de briquettes pour le doublage de moules et de couvercles chauds et qui comporte la formation d'une pâte selon la description du paragraphe précédent, le déport de la pâte sur une briquette et le séchage de la pâte de façon à former une briquette. Du fait qu'elles ne contiennent pas de matières ligneuses, les fibres organiques de l'invention confèrent à la composition à la fois une solidité et des propriétés d'isolement thermique à un degré pouvant dépasser celui ayant été réalisé jusqu'à présent. Les fibres peuvent être soit naturelles soit artificielles. Les fibres préférées sont les fibres textiles , par exemple les fibres végétales ou synthétiques. On préfère notamment les fibres de jute ou de coton, en particulier sous forme de déchets de jute ou déchets de coton, lesquels sont susceptibles de fournir la solidité et l'isolement thermique souhaités, en meme temps qu'un bas prix et qu'une facilité d'incorporation dans la composition . Les déchets de jute sont, normalement, ce que l'on appelle dans le commerce de la folle farine. Les déchets de coton sont normalement, ce que l'on appelle dans le commerce du coton des déchets tendres, c'est-à-dire du duvetJlorsqu'on utilise des déchets durs, c'est-à-dire des déchets films, il est souhaitable de les broyer. D'autres fibres comprennent les fibres naturelles telles que la toile de lin, la laine et d'autres fibres animales. Les fibres artificielles pouvant être incorporées dans les compositions comprennent à la fois les fibres régénérées telles que la rayonne viscose et les acétates de cellulose, et les fibres synthétiques vraies telles que les polyamides (par exemple du "Nylon"), les polyesters (par exemple le nTérylènet'), les fibres polyacryliques (par exemple 1' "Orlon"), les polyoléfines (par exemple le polypropylène, le polyéthylène) et les polyvinyles (par exemple l'acétate de polyvinyle (P.V.A.) et le chlorure de polyvinyle (P.V.C.). Ces-substancessont disponibles dans le commerce sous un certain nombre de dénominations et marques de fabrique dont on peut citer quelques exemples parmi lesquels des polyamides du genre "Nylon (par exemple, nBri-Nylon" "Enkalon", "Celon"), des polyesters (par exemple, "Crimplènett, "Terlenka", "Dacron", ttTrevira"), des acryliques (par exemple, "Courtelle", nAcrilan", "Orlon", "Dralon"), des acétates (par exemple "Dicel", "Tricel"), des polyéthylènes (par exemple "Courlène","Nymplex"), des polypropylènes (par exemple t'Ulstrontt, "Cournova"), des rayonnes modifiées (par exemple "Tenasco","H.S.R.","Durafil","Vincel" type 28","Evlan"), du fil à mélange de filaments (par exemple "Raycelon"), des acryliques modifiés (par exemple "Teklan"). Il est souhaitable de choisir la longueur de fibre de manière à obtenir la solidité et les autres propriétés appropriées correspondant au besoin particulier en question.-Par exemple, lorsqu'il s'agit de former le doublage en utilisant des briquettes de grandes dimensions, il est souhaitable d'arriver à une solidité supérieure à celle qui serait exigée si l'on utilisait des briquettes de faibles dimensions Une longueur moyenne convenable des fibres se situe souvent entre 0,13 et 13 cm, et quelquefois entre 0,6 et 5 cm. Lorsqu'on utilise des déchets , de faibles proportions peuvent tre présentes dont les valeurs se situent en dehors de la gamme souhaitée. Lorsqu'on utilise des fibres artificielles broyées, telles que le Nylon, une longueur moyenne comprise entre 0,64 et 2,54 cm, et en particulier d'environ 1,27 cm, est généralement souhaitable. En général, il est souhaitable que la quantité de fibres organiques soit comprise entre 1 et 12 , de préférence entre 3 et 5%, en poids de la composition. Une quantité d'environ 4% est souvent particulièrement convenable. Pour certaines applications, il peut ne pas être souhaitable d'utiliser des quantités se situant vers les limites supérieures des gammes les plus larges du fait que Éon a constaté qu'il risque de se produire une certaine pénétration du métal dans le retement intérieur. Les fibres organiques peuvent, bien entendu, comprendre des mélanges de diverses fibres organiques constituées par des matières non ligneuses. Si on le désire, on peut incorporer dans la composition d'autres fibres en plus de celles que l'on a mentionnées cidessus. Par exemple, on peut adjoindre une faible proportion de fibres de bois ou de fibres dérivées du bois, outre les fibres organiques en matières non ligneuses de l'invention. Cependant, il convient de prendre les précautions voulues du fait que l'incorporation de telles fibres risque de porter atteinte aux propriétés souhaitables de la composition de l'invention. Par exemple, la sciure de bois risque d'affaiblir considérablement la solidité des revêtements intérieurs et le papier peut éventuellement affaiblir la résistance à la pénétration du métal, en particulier lorsque ledit papier est présent dans des proportions sensibles. En général, il vaut mieux ne pas incorporer de fibres dérivées du bois, lesquelles donnent lieu à des inconvénients tels que ceux que l'on a mentionnés ciedessus. Le matériau réfractaire peut être n'importe lequel des matériaux réfractaires résistants connus dans l'art. A titre d'exemples, on peut citer le quartz, les sables quartzeux, les sables d'olivine, d'alumine, dé zircone et de dolomite. Cependant, on a constaté que l'on obtient des résultats particulièrement avantageux dans la présente invention, lorsque le matériau réfractaire comprend des "grogs" de brique à feu ou des "grogs" d'argile à feu expansée, se caractérisant par une faible capacité d'absorption de la chaleur, ou un mélange de ces grogs broyés de façon à pouvoir passer par des mailles de 0,75 ou 0,5 mm.Dans la suite de la présente description, on désigne par "grog" une matière réfractaire non plastique, souvent pré-calcinée qui est ajoutée à la brique ou au mortier pour en diminuer le retrait de séchage ou de combustion. Un autre avantage qu'il y a à utiliser ces matériaux ré frac taîres se caractérise par le fait qusslton évite certains problèmes de santé, tels que ceux que l'on rencontre lorsqu'on utilise l'amiante ou ia silice. Il est préférable d'éviter un excès de particules très fines dans le matériau réfractaire, sans quoi on risquerait de nuire à la perméabilité du revêtement intérieur. Si on le désire, le matériau réfractaire peut renfermer une substance fibreuse réfractaire , telle quehlamiante, la laine de laitier ou la fibre de verre. On utilise ces substances , lorsqu'elles sont présentes, en de faibles quantités seulement, par exemple de 5% environ par rapport à la quantité totale du matériau réfractaire. En général, le matériau réfractaire constitue l'ensemble de la aomposition en dehors des fibres organiques et du liant. A titre de composition préfXrée, on peut citer celle qui ne contient que trois constituants: les fibres organiques en matières non ligneuses, le liant et le matériau réfractaire. Bien qu'il soit possible d'incorporer des constituants supplémentaires pour des raisons particulières,ceut-ci ne sont vraiment pas nécessaires pour l'obtention d'une composition de très bonne qualité. Le liant peut entre constitué par n'importe quelle substance pouvant lier les constituants de la composition d'une façon appropriée. On peut utiliser diverses gommes ou résines, ou l'on peut avoir recours à des liants minéraux tels que le silicate de potasse ou de soude et l'argile. On peut mentionner les résines urée-formol, phénol-formol et amine-formol, ainsi que des latex de caoutchoucs naturels ou synthétiques. D'autres liants envisagés comprennent les polymères et eopolymbres v1nyliquesp l'huile de lin, avec un naphténate métallique et la dextrine. On peut utiliser des mélanges de divers liants. Une particularité importante de la présente invention, qui contribue à ses avantages est l'utilisation préférée d'une quantité relativement importante de liant. On a constaté d'une façon inattendue, qu'il était possible non seulement d'incorporer des quantités aussi importantes dans une composition de revêtement intérieur sans nuire à ses propriétés souhaitables (comme on aurait pu s'y attendre) mais que l'on pouvait aussi ce faisant obtenir certains avantages substantiels.Parmi d'autres avantages on a constaté que la combinaison de fibres organiques , en matières non ligneuses, et de quantités relativement importantes de liant permet la production de reve-tementytntérieurs se caractérisant par une excellente rigidité et un retrait réduit-(permettant ainsi d'éviter les problèmes de "décollement" mentionnés précédemment). La quantité de liant est généralement comprise entre 8 et 14%, de préférence entre 11.et 13%, en poids de la composition Une quantité de 12% estsouvent convenable. On a constaté que l'utilisation simultanée de 3 à 5% de fibre organique, en-matières non ligneuses, (en particulier des déchets de jute ou de coton) et de il à 13 de liant permet d'obtenir un certain nombre de compositions d'excellente qualité. Les exemples suivants illustrent l'invention, sans toutefois en limiter la portée. Exemple 1 On prépare une pâte aqueuse à base d'une composition renfermant, en poids, 125g de résine phénol-formol, 4% de déchets de coton (-"déchets tendres") et 84% de grog d'argile réfractaire expansée broyé (passant à-travers des mailles de 0,75mm). On transforme la pâte en une briquette selon la technique classique, en la versant dans un moule pour briquette et en éliminant l'eau. On sèche le moule de la briquette crue elle soumet à une cuisson à environ 2000C. Exemple 2 On obtent une briquette suivant une méthode analogue à celle de l'exemple 1, à cette différence près que la composition contient 4% de déchets de jute ("folle farine") au lieu des déchets de coton. Exemple 3 On forme une briquette suivant une méthode analogue à celle de l'exemple 2, à cette différence près que le matériau réfractaire est constitué par un grog de brique réfractaire broyée au, lieu d'un grog d'argile réfractaire expansée. Exemple 4 On forme une briquette suivant une méthode ,analogue à celle de l'exemple 1, à cette différence près que la composition comprend 12% de résine phénol-formol, 1% de déchets de coton (duvet de cribleur), 5% de jute ("folle farine"), et 84% d'un mélange à parties égales de grog d'argile réfractaire expansée broyé et de grog de brique réfractaire broyé passant à travers des mailles de 0,75 mm. On teste la brique obtenue dans chacun des exemples cidessus en l'incorporant dans le revêtement intérieur d'un moule pour acier fondu. On constate que le comportement des briquettes est excellent. Il est supérieur , à'certains points de vue, (par exemple en ce qui concerne la rigidité et l'absence de retrait) à une briquette d'un type connu renfermant des fibres dérivées du bois et relativement peu de liant. On dispose de telles briquettes sur les parois d'un moule classique pour la fabrication d'acier (représenté d'une façon scénatique en 1 dans le dessin) de façon à y former un revête ment intérieur 2. Ainsi qu'on l'a représen-té dans le dessin, le revêtement intérieur est situé au sommet du moule de façon à lui constituer un couvercle chaud. Bien que l'invention soit particulièrement utile pour la coulée de l'acier, il est possible, bien entendu, de l'utiliser pour la coulée d'autres métaux. Un autre avantage mis en évidence par les essais faits sur les briquettes préférées de l'invention réside dans le fait qu'elles ont tendance à présenter une combinaison des propriétés avantageuses de l'effet de frittage quand elles sont soumises au métal fondu, ce qui dure quelque temps, et une disptrition ultérieure de cet effet de frittage, ce qui laisse un résidu friable qui tombe toutseul ou qui est aisément éliminé de sorte qu'il ne reste aucun résidu notable adhérant à l'ajutage d'alimentation. REVENDICATIONS 1 - Composition pour le revêtement intérieur d'un moule pour la fabrication de métal ou d'un couvércle chaud pour ledit moule consistant en un matériau réfractaire en mélange avec de 0,5 à 15% de fibres organiques en matières non ligneuses et de 2 à 20% de liant, en poids de la composition. 2 - Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle renferme 14 de liant en poids de la composition. 3 - Composition selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle renferme de 1 à 12% de fibres organiques en matières non ligneuses, en poids de la composition. 4 - Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle renferme de il à 13 du liant et de 3 à 5% de fibres organiques en matières non ligneuses en poids de la composition. 5 - Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les fibres organiques en matières non ligneuses sont des fibres textiles végétales. 6 - Composition selon la revendicatibn 5, caractérisée en ce que les fibres sont des fibres de lute ou de coton. 7 - Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les fibres organiques en matières non ligneuses sont des fibres textiles artificielles. 8 - Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la longueur moyenne des fibres organiques en matières non ligneuses est comprise entre 0,13 et 13 cm. 9 - Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le matériau réfractaire est un grog de brique réfractaire broyée et/ou un grog d'argile réfractaire expansée broyée passant à travers des mailles de 0,7 5 microns. 10 - Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le liant est, ou comprend ltun quelconque des liants mentionnés dans lesdites revendications. 11 - Composition selon la revendication 10, caractérisée en ce que le liant est ou comporte une résine phénol-formol. 12 - Moule pour la fabrication de métal ou couvercle chaud, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe métallique doublée d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. 13 - Briquettes pour le revêtement intérieur d'un moule pour la fabrication de métal, ou d'un couvercle chaud pour ledit moule, constituées par une composition selon l'une quelconque des reven dications pâli, façonnée en briquettes. 14 - Procédé pour le revêtement intérieur d'un moule pour la fabrication de métal ou d'un couvercle chaud caractérisé en ce qu'iL consiste en la formation d'une pâte aqueuse à base d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, le dépit de la pâte sur la surface intérieure d'un moule ou d'un couvercle chaud et le séchage de la pâte de façon à former une couche régulière à base de la composition. 15 - Procédé pour la fabrication d'une briquette pour le revêtement intérieur d'un moule pour la fabrication de métal ou d'un couvercle chaud pour ledit moule, caractérisé en ce qutil consiste en la formation d'une pâte aqueuse à base d'une composition tion selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, le dépôt de la pâte dans un moule pour briquette et le séchage de la pâte de façon à en former une briquette.