Brevet FR2085857A1 — publié le 19711231

L'invention concerne un revêtement réfractaire pour des récipients, en Tarticulier pour des convertisseur*, des tinés à des opérations métallurgiques, au cours desquelles il se produit de forts mouvements de gaz, de scorie ou de métal en fusion,Du8 récipients de ce genre sont, par exemple, des convertisseurs k insufflation par le fond tels que des convertisseurs Thomas, ou des convertisseurs ê insufflation d1 oxygène. L1 invention concerne plus particulièrement des rev8tements de ces récipients qui sont formés de panneaux de matériaux réfractaires se comportant différemment à l'abrasion. L'utilisation de tels revêtements hétérogènes est basée sur l'observation d'après laquelle toutes les zones du revêtement du récipient ne sont pas soumises à une même usure, de sorte qu'il est avantageux de revêtir d'un matériau plus résistant à l'abrasion les zones à forte usure, tandis qu'aux emplacenents où l'abrasion est moindre, il est possible de mettre en oeuvre des matériaux de revêtement moins résistant et meilleur marché. Ces mesures visent à réaliser des reveXtements prd- sentant dans toutes leurs zones une usure aussi uniforme que possible, compte-tenu de ce que l'ensemble d'un revêtement ne peut Jamais durer plus longtemps que la zone qui atteint la première l'épaisseur résiduelle minimum encore admissible. On cherche ainsi à abaisser le prix de.revient global du rev8te- ment par une utilisation parcimonieuse de matériaux de revEte- ment particulièrement résistants à l'abrasion et par conséquent coûteux, et une utilisation importante de matériaux moins chers. Des exemples de revêtements pour convertisseurs BLD, qui sont formés de panneaux se comportant différemment à l'abrasion, sont décrits dans la Revue 'tSthal und Elsen" N 76, 1956, pages 595 à 599. On y voit notamment un convertisseur dont le fond est reveXtu de magnésite ordinaire; au fond fait suite une zone de revgtement en briques de magnésite goudronnée, c'est-à-dire en briques de magnésite liées au goudron; au-dessus de cette zone se trouve, limitée d'ailleurs au côté de déversement de la fonte, une bande constituée par des briques en magnésite spéciale, à savoir par des briques en magnésite cuites, résistant aux changements de température. La mgme revue décrit également un revêtement de convertisseur "LD", dont l'enveloppe est forme d'une partie inférieure en magnésite goudronnée, au-dessus de laquelle se trouve, sur deux côtés opposés de l'enveloppe du conver- tisseur, une partie en magnésite spéciale qui s'étend jusque dans le col du convertisseur. Dans les deux cas, les parties inférieures en Magnésite goudronne du revêtement possèdent, avant l'utilisation du convertisseur, une épaisseur de paroi plus grande que les autres parties et rot par conséquent saillie vers l'intérieur du convertisseur par rapport aux parties en magnésite spéciale. Sur des revetements de ce genre, on a constaté dans la partie Inférieure une usure Ugèrement plus rapide que dans la partie supérieure, bien que, dans le reste de la maçonnerie, la transition d'une partie à l'autre demeure sensiblement progressive, même dans la zone du gradin. Il faut faire remarquer b ce propos que, dans les convertisseurs "LD" décrits, la scorie et l'acier sont projetés le long de la paroi interne du convertisseur Jusqu' ltouverture de celui-ci au cours de l'affinage. Dans la zone du gradin précité, le mouvement de la scorie et du bain d'acier est donc dirigé du matériau le moins résistant à l'abrasion (magnésite goudronnée) vers le matériau le plus résistant (magnésite spéciale). Dans d'autres conditions de fonctionnement, par exemple si la direction prérérentielle du mouvement de la scorie et du bain métallique n'est pas la mEme dans la zone de démarcation entre deux parties de revêtement pour lesquelles la vitesse d'usure est différente, la maçonnerie restant après l'usure présente fréquemment une transition disón- tinue dans cette zone. I1 se produit en effet une abrasion supplémentaire secondaire nettement marquée dans la zone de transition oui de séparation des deux panneaux, sous la forme d'une érosion et d'un affouillement dans la partie où le matériau est moins résistant à l'abrasion, usure supplémentaire qui précède celle des autres parties du matériau dans une proportion telle que le récipient métallurgique doit être mis hors service pour le remplacement du revêtement alors que l'ensemble de garnissage serait encore utilisable abstraction faite de cette zone affouillée. Aux emplacements de transition entre des parties du revêtement dont les vitesses d'usure sont différentes, le matériau de moindre qualité s'use donc notablement plus vite que si l'ensemble du revêtement était formé du matériau de cette qualité à l'emplacement considéré du revêtement. Ce phénomène s'amplifie encore davantage lorsque les diverses parties du revêtement se différencient sensiblement en ce qui concerne leur vitesse d'abrasion, ce qui est le cas, par exemple, lorsqu'on utilise d'une part des briques de dolomie goudronnée, c'est-à-dire des briques de tolomie liées au goudron et, d'autre part, des briques cuites de magnésite ou de magnésite chromée. Or cette combinaison serait économique en soi dans beaucoup de cas, car la tenue de la dolomie goudronnée est tout à fait suffisante pour certaines zones du revêtement, tandis que les zones principales d'abrasion nécessitent des produits réfractaires de haute qualité. A titre d'exemple, on peut citer à ce propos le revêtement d'un convertisseur Thomas c'est-à-dire d'un convertisseur à insufflation par le fond, qui est exécuté en briques de dolomie goudronnée du côté du ventre, c'est-à-dire du côté recouvert par le bain métallique et se trouvant en bas en position basculée du convertisseur, tandis que les autres parties, c'est-à-dire les flancs et le dos soumis à l'abrasion la plus grande, sont revêtues de briques de magnésite ou de magnésite chromée. Dans un convertisseur Thomas, les tuyères de soufflage disposées dans le fond se trouvent en majorité dans la zone du dos du convertisseur. Vu en section du convertisseur, il règne par conséquent une direction préférentielle dans le mouvement du gaz, de la scorie et du bain du dos vers le ventre. Lorsque ce convertisseur est en fonctionnement, on constate que l'usure du revêtement de dolomie dans la zone de démarcation des parties de revêtement différentes est plus rapide que dans les zones plus éloignées de la partie en dolomie. Il se produit enfin, dans la partie en dolomie au voisinage de la limite, des affouillements qui s'approfondissent rapidement vers l'exté- rieur et nécessitent une mise hors service prématurée du convertisseur. Ce phénomène d'érosion a été parfois attribué à l'incompatibilité des matériaux formant les briques dans les surfaces limites; il s!est avéré toutefois - et cette observation sert de base à la présente invention - que cette usure particulièrement rapide du matériau le moins résistant à l'abrasion dans la zone de démarcation entre des panneaux de revetement exécutés en des matériaux différents doit être attribuée plutôt à la forte turbulence des gaz, de la scorie et du métal, qui ne provoque d'abord dans les zones de transition qu'une faible érosion dans le matériau le moins résistant à l'usure, mais donne lieu très rapidement à une creusure profonde, dans laquelle l'épaisseur résiduelle minimum encore admissible du garnissage est atteinte beaucoup plus tôt que dans toutes les autres zones du revêtement. Pour remédier à cet inconvénient dans un revêtement réfractaire du type sus-mentionné l'invention prévoit que, dans la zone de démarcation entre deux panneaux de revêtement se comportant différemment à l'abrasion et pour une direction préférentielle du mouvement du gaz, de la scorie et du métal en fusion du matériau le plus résistant à l'abrasion vers le matériau le moins résistant, la face-limite tournée vers l'intérieur du récipient de la partie du revêtement formée du matériau le plus résistant à l'abrasion est en retrait par rapport à la partie du revêtement qui est formée du matériau le moins résistant à l'abrasion et qui est soumise à une usure plus rapide. Par suite de ce décalage en arrière du matériau le plus résistant à l'abrasion, les phénomènes de turbulence prenant naissance dans la zone de transition sont volontairement reportés, dès la mise en route du fourneau, sur le panneau de revêtement le plus résistant à l'usure et supprimés ainsi au moins en partie, de sorte que le panneau de revêtement le moins résistant à l'abrasion est moins attaqué dans la zone de transition. Ce détournement des turbulences sur le matériau le plus résistant à l'abrasion est rendu encore plus efficace si plusieurs gradins sont formés dans le matériau le plus résistant à l'abrasion dans la zone de démarcation. Le matériau le plus résistant à l'abrasion peut être formé de briques cuites à base de magnésie, le cas échéant munies d'additifs de nature connue, par exemple de chrome, et/ou imprégnées de goudron ou de brai, et le matériau le moins résistant à l'usure peut Btre formé de briques de dolomie liées au goudron. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente en coupe transversale une partie du garnissage d'un convertisseur Thomas, dans lequel la zone de démarcation entre deux parties de revêtement se comportant différemment à l'abrasion est agencée conformément à l'invention. La figure 2 montre l'application de l'invention à une zone de manteau d'un revêtement de convertisseur. Sur la figure I 1,qui représente une coupe partielle faite normalement à l'axe dtun convertisseur, la partie A du revtement est formée de briques de magnésite ou de magnésite chromée et la partie B de briques de dolomie goudronnée, dont l'usure est notoirement plus rapide que celle des premières. Dans la zone de démarcation entre les parties A et B du revetement, le garnissage conforme à l'invention comporte une creusure dans le matériau de plus haute qualité, c 'est-à-dire que le matériau le moins résistant à l'usure eAt en saillie vers l'intérieur du récipient dans la zone de démarcation. Cette creusure est obtenue par le fait que les briques 1,2, voisines de la démarcat ion, qui sont constituées par le matériau le plus résistant, sont moins hautes que les briques 3,4 des zones A et B. La creusure ainsi formée est avantageusement en gradins, comme représenté. Cette creusure en gradins a pour effet de faire dis- parattre au moins en partie l'énergie cinétique de la turbulence dans le matériau le plus résistant-à l'abrasion. Dans lapone C se déposent des scories, ce qui contribue pareillément à réduire l'usure dans cette zone. L'invention vise par conséquent à uniformiser l'abrasion par une conformation définie, s'opposant à la turbulence, de la partie du reveAtement la plus résistante à l'usure dans la zone de démarcation entre cette partie et une autre partie du reveXtement formée d'un matériau moins résistant à l'abrasion. La figure 2 montre l'application du principe de l'invention aux zones de transition entre la partie cylindrique et le col d'un convertisseur. Le col (zone B) est formé entièrement de briques de dolomie goudronnée, tandis que la partie cylindrique (zone A) est formée de briques de magnésite de haute qualité, mais seulement aux emplacements où l'abrasion est la plus forte. Dans la zone de transition les briques de dolomie goudronnée 4 sont maintenues légèrement en saillie vis-ào des briques de magnsite 1,2,3, ce qui est obtenu dans ce cas par une surépaisseUr du bourrage 5 et l'utilisation de briques possédant toutes la même hauteur. tes gradins ainsi formés entre les briques 1,2 et 2,3 dans le panneau le plus résistant k l'abrasion assurent à leur tour une suppression au loirs partielle de la turbulence dans la zone de transition entre les deux matériaux et évitent ainsi une attaque exagérée du atfrtau oins résistant b l'abrasion dans la zone de transition. La direction préférentielle du mouvement des gaz, de le scorie et du bain de létal est indiquée par les flèches 6 sur les figures 1 et 2. L'exemple comparatif ci-après fait mieux apparaître les avantages de l'invention. Dans un convertisseur Thomas ont été combinées par zones des briques de magnésite chromée dont la vitesse d'abrasion est de 0,47 m/eharge avec des briques de dolomie goudronnée, sans qu'aucune disposition particulière ne soit prévue dans la zone de démarcation entre ces parties du revêtement. Le convertisseur a da Qtre arrêté au bout de 467 charges, en raison d'affouillements profonds du garnissage en dolomie goudronnée dans la zone de démarcation des deux panneaux, bien que le garnissage en dolomie goudronnée ait présenté encore une épaisseur notablement plus grande dans les autres zones. Le même convertisseur a été alors garni de nouveau de la meAme manière, mais en remplaçant les briques de magnésite chromée précitées par des briques de magnésite possédant une vitesse d'abrasion de 0,63 mm/charge. Dans la zone de démarcation entre les briques de magnésite et les briques de dolomie goudronnée ont été exécutés des gradins conformément à la ri- gure 1. Bien que les briques de magnésite soient de qualité légèrement inférieure et se comportent donc moins bien à l'abra- sion, on a atteint une durée du revêtement de 750 charges, toutes autres conditions de fonctionnement restant les mêmes, REVENDICATIONS 1.- Revêtement réfractaire pour des récipients, en particulier pour des convertisseurs, destinés à des opérations métallurgiques au cours desquelles il se produit de forts mouvements de gaz, de scorie ou de métal en fusion, revêtement qui est formé de panneaux de matériaux réfractaires se comportant différemment à l'abrasion et qui est caractérisé en ce que, dans la zone de démarcation entre deux de ces panneaux, pour une direction préférentielle du mouvement du gaz, de la scorie ou du métal en fusion du matériau le plus résistant à l'abrasion vers le matériau le moins résistant, la face-limite tournée vers l'intérieur du récipient de la partie du revêtement formée du matériau le plus résistant à l'abrasion est en retrait par rapport à la partie du revêtement qui est formée du matériau le moins résistant à l'abrasion et qui est soumise à une usure plus rapide. 2.- Revêtement selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs gradins sont formés dans le matériau le plus résistant à l'abrasion dans la zone de démarcation. .- Revêtement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau le plus résistant à l'abrasion est formé de briques cuites à base de magnésie, le cas échéant munies d'additifs de type connu, par exemple de chrome, et/ou imprégnées de goudron ou de brai, et le matériau le moins résistant à l'usure est formé de briques de dolomie liées au goudron.