Brevet FR2102118A1 — publié le 19720407

L'invention a pour objet des produits réfractaires perfectionnés pour être utilisés avec des métaux ferreux fondus et un •procédé de fabrication de ces produits. Les produits réfractaires utilisés avec des métaux fondus, 5 par exemple les gaines ou les blocs de protection pour les équipements pyrométriques, les unités de dégazage, les buses et bouchons, les déversoirs des fours de fonderie, les équipements de transport et de maintien tels que rigoles, chenaux de coulée et tundish, les moules et lingotières, les lances et autres éléments 10 plongés dans le métal en fus ton,doivent particulièrement bien résister aux chocs thermiques et aux attaques du métal en fusioii'-ou de ses scories ou de son laitier. Dans certains cas, l'on recherche également une résistance mécanique et une dureté élevées. Le carbure de silicium est un matériau réfractaire possédant 15 ces qualités souhaitables; mais il réagit vigoureusement avec les métaux ferreux en fusion et, de ce fait, l'emploi du carbure de silicium pour des produits devant être en contact avec des métaux ferreux en fusion peut entraîner une augmentation de la teneur en carbone de ces métaux ferreux et une corrosion rapide de ces pro-20 duits en carbure de silicium. On doit en conséquence soigneusement éviter d'employer du carbure de silicium dans de tels produits, quand il s'agit de manutentionner un métal ferreux en fusion. L'on a toutefois découvert que, si les produits sont fabriqués en cuisant un mélange de carbure de silicium et d'un autre 25 matériau réfractaire qui ne réagit pas avec le métal ferreux en fusion, dont le pourcentage dans lé mélange est'suffisant et dont la dimension de particules permet de revêtir, protéger et lier les particules de carbure de silicium, les produits obtenus résistent bien aux chocs thermiques et également à la corrosion par des mé-30 taux ferreux en fusion. L'invention propose en conséquence un procédé pour fabriquer un produit réfractaire destiné à être, en service, en contact avec un métal ferreux en fusion, consistant à cuire une forme crue préparée en un matériau particulaire ayant pour composants principaux 35 de l'alumine et du carbure de silicium, le pourcentage d'alumine dans le mélange et sa dimension de particules étant telles que l'alumine revêt et lie les particules de carbure de silicium dans le produit cuit. L'on a par ailleurs trouvé que l'on obtenait les meilleurs ^0 résultats avec des mélanges contenant, en tant que constituants principaux : 71 28971 2 21021:18 de 80 à 50% en poids de carbure de silicium de 20 à 50% en poids d'alumine, le carbure de silicium ayant une dimension de particules plus forte que l'alumine dont au moins une notable proportion doit passer à travers un tamis à 5 mailles d'ouverture de 0,075 mm mais qui peut être aussi fine que 10 microns. On doit éviter toute quantité mesurable de carbure de silicium passant à travers le tamis.à mailles d'ouverture de 0,075 mm. On peut tolérer la présence de plus grosses particules d'alumine pourvu qu'il y ait suffisamment de particules fines pour 10 revêtir le carbure de silicium. On peut préparer la frome crue du produit réfractaire par tout procédé classique, par exemple moulage, extrusion ou compression à sec; la forme crue est ensuite cuite pour fritter l'alumine. Outre les constituants précités, on peut ajouter au mélange s. * 15 de la silice en un pourcentage pouvant atteindre 10% en poids du mélange carbure de silicium-alumine. La silice ajoutée peut réagir avec l'alumine pour former de la mullite. Un véhicule approprié pour mouler ou extruder le mélange est l'eau. D'autres constituants, par exemple silicium, titane et : 20 oxydes, de sodium, potassium et calcium, peuvent être présents en traces, par exemple sous forme d'impuretés, sans altérer la stabilité du produit en service. Les particules de carbures de silicium doivent être plus grosses que celles d'alumine, mais il est souhaitable qu'elles 25 ne soient pas trop fines, car la résistance aux chocs thermiques diminue en même temps que la dimension des particules et l'augmentation de surface du carbure de silicium accroit le risque d'oxydation ou d'autres réactions et accroit également le pourcentage d'alumine nécessaire. De préférence, le carbure de silicium doit 30 passer à travers le tamis à mailles d'ouverture d'environ 5 mm, mais pas plus de 5% doit passer à travers le tamis à mailles d'ouverture de 0,125 mm. Il est souhaitable d'éviter de trop tasser les particules du produit ce qui peut provenir d'une trop grande finesse de par-35 ticules ou de pressions trop élevées pour préparer la forme crue avant cuisson, mais le tàssage doit être suffisant pour que la porosité apparente du produit terminé n'excède pas 25%, la porosité préférée étant de l'ordre de 21-22%. La porosité apparente est celle que l'on peut attribuer aux 7V 28971 3 2102118 pores ouverts à la surface du produit déterminé. Exemples On prépare un mélange pour moulage dans un moule en plâtre en ajoutant de l'eau à un mélange ayant la composition suivante : 5 - Carbure de silicium: A% en poids; pratiquement toutes les particules passent à travers le tamis à mailles d'ouverture de 2 mm et sont retenues sur le tamis à mailles d'ouverture de 0,125 mm. Alumine: B% en poids: la dimension "de toutes les particules est inférieure à 10 microns; et 10 Argile: C% en poids ; elle est formée de quantités égales d'argile figuline et de kaolin, elle contient 5 parties en poids d'alumine, 6,5 parties de silice et 1 partie d'impuretés et pratiquement toutes ses particules passent au tamis à mailles d'ouverture de 0,053 mm. 15 Après moulage dans le moule en plâtre, la forme crue obtenue ^ est séchée, puis cuite entre 1200 et 1500° C, de préférence à 1350° C. Dans le produit terminé, les particules de carbure de silicium sont liées ensemble et revêtues par l'alumine. 20 Ex. 1 Ex.2 Ex.3 A = 75% 65% 55% B = 15% 25% 45% C = 10% 10% 0 Dans chaque cas, l'on ajoute un défloculant, environ 0,1% 25 en poids du poids total du mélange. A titre d'essai, des blocs formés selon ces exemples furent immergés pendant 6 heures dans de l'acier oxydé surchauffé à 1620°C. Après ces six heures, l'on ne constata aucun prélèvement mesurable de carbone ou de silice par l'acier. 4 2102118 71 28971 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un produit réfractaire destiné à être, en service, en contact avec un métal ferreux en fusion, caractérisé en ce que l'on cuit une forme crue préparée en un matériau particulaire ayant pour composants principaux de l'alumine 5 et du carbure de silicium, le pourcentage d'alumine dans le mélange et sa dimension de particules étant tels que l'alumine revêt et lie les particules de carbure de silicium dans le produit cuit. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les proportions en poids du carbure de silicium et de l'alumine 10 dans le mélange sont respectivement 80 à 50% et 20 à 50%, le carbure de silicium ayant une dimension de particules plus forte que l'alumine dont au moins-une notable proportion doit passer à travers le tamis à mailles d'ouverture de 0,075 mm. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une •15 partie importante de l'alumine a une dimension de particules de 10 microns. 4. Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le carbure de silicium a une dimension de particules telle qu'il est presque totalement retenu par le tamis 20 à mailles d'ouverture de 0,075 mm. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le carbure de silicium a une dimension de particules telle qu'il passe à travers un tamis à mailles d'ouverture d'environ 5 mm et que pas plus de 5% ne.passe à travers un tamis à mailles d'ouver- 25 ture de 0,125 mm. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange contient également un pourcentage de silice pouvant atteindre 10% du poids de l'alumine et du carbure de silicium combinés. 30 7. Produit réfractaire obtenu par mise en oeuvré du procédé selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Produit réfractaire destiné à être, en service, en contact avec des métaux ferreux en fusion, caractérisé en ce qu'il est principalement à base de carbure de silicium et d'alumine, l'alumi- 35 ne ayant é. é frittée pour revêtir et lier ensemble les particules de carbure de silicium. 9. Equipement ou dispositif destiné à être en contact avec des métaux ferreux en fusion, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs de ses parties est un produit réfractaire selon la revendication 7 40 ou la revendication 8.