Brevet FR2147126A1 — publié le 19730309

La présente invention se rapporte aux reveteaents pour récipients métallurgiques, notamment pour poches a acier et a fonte, constitués de matériaux a base de sable réfractaire et mis en place par les procédés connus de damage ou de projection, soit pneumatique, soit par centrifugation. Jusqu'a présent des résultats très favorables ont pu etre obtenus a l'aide de revêtements monolithes a base de sables naturels siliceux ou de pisés préparés artificiellement. Ces matériaux, connus selon le pays de provenance sous differents noms commerciaux, sont de composition chimique assez semblable. En général, la concentration relative des principaux constituants varie entre 84 et 92X pour la silice, et entre C et 12% pour l'alumine. La teneur en impu retés Fe203, Tir2, CaO, MgO et oxydes alcalins, agissant comme fondants, est aussi réduite que possible, généralement inférieure a 4X. Les revêtements monolithes des récipients métallurgiques peuvent être mis en place par différentes méthodes connues, telles que damage manuel ou damage a l'aide de fouloirs pneumatiques, projection pneumatique ou projection par centrifugation a l'aide d'appareils appelés "slingers" travaillant soit avec gabarit, soit sans gabarit. La consommation spécifique de sable pour les revetements monolithes mis en place par projection ou par damage varie entre 3 et 8 Kg/t d'acier suivant la méthode de mise en place et les conditions d'utilisation. Aussi ces revêtements sontcils considérés comme plus économiques que les revêtements a base de briques réfractaires utilisés dans des conditions identiques. Or, bien que l'on soit parvenu, grâce surtout a la mise en oeuvre de matériaux sélectionnés et a un contrôle plus strict des conditions d'utilisation des récipients, a des consommations spécifiques de sable ou de pise déjà très réduites, il n'en reste pas moins vrai qu'actuellement encore un pourcentage tres élevé de la totalité des matériaux réfractaires consommés dans la production de l'acier est employée uniquement pour le revêtement des récipients. Ainsi, la consommation spécifique de sable réfractaire ou de pisé servant au revêtement des poches correspond a environ 40% de la consommation globale en produits réfractaires par tonne d'acier produit.Malgré ce chiffre élevé on était jusqu' ici d'avis que l'optimisation déja très poussee de la mise en place et de l'utilisation des revêtements ne permettai+ plus guère de réaliser encore une économie substantielle sur les frais imputables aux revêtements, étant donné que les durabilites atteintes avec des garnissages a base de sable tendaient a plafonner a leur maximum dans les conditions d'utilisation données. Au cours de recherches recentres, la demanderesse a cependant constaté qu'une nouvelle voie pour réduire le cout des revêtements de poches s'ouvrait gr ce A la réutilisation du sable ayant déja servi dans les garnissages. Ainsi, suivant l'invention, pour mettre en place des revêtements par les procédés connus de damage ou de projection, on a recours a un mélange, obtenu a partir de sables et constitué de sable ayant déjà été utilisé, recyclé par un traitement de récupération, auquel on incorpore une quantite de sable de carrière frais d'appoint de l'ordre de 30 J 50%. Lorsqu'une poche est retirée du service en vue de refaire son revêtement, 30 a 40% seulement du sable emploi pour le garnissage ont été consommés au cours de la campagne par suite de l'usure due aux sollicitations chimiques et mécaniques. Les 60 a 70% du sable ayant déja éte utilise, et constituant le revêtement usé, étaient jusqu'ici considérés comme inutilisables. En effet, durant la période de service, le revêtement se trouve exposé de façon répétée et prolongée au metal et a la scorie liquides qui se trouvent a une température de l'ordre de 1500 a 16000C.Or, a des températures trop elevées, la matrice argileuse du type kaolinitique qui confère aux sables utilises ses propriétés agglutinantes, se décompose en grande partie et perd Irréversiblement ses pro priétés de plasticité. Aussi, le sable provenant des revêtements démolis était-il jusqu'a present intégralement rejeté parce qu'on était d'avis que par suite d'une altération thermique de l'argile utile, c'est-a-dire de l'argile agissant comme liant, ce sable était devenu impropre a une reutilisation dans des conditions acceptables. Ce préjugé et la nécessite de procéder,préalablement a une réutilisation quelconque, a un nettoyage, sont responsables de ce que l'on ne se soit borné jusqu'ici qu'a essayer d'améliorer l'économie des revêtements des poches d'aci èrie, exclusivement quant a leur duree d'utilisation, par la mise en oeuvre de machines de revêtement efficaces, par le choix de matériaux sélectionnés et par un contrôle plus strict des conditions d'utilisation des porches. Or, suivant l'invention il s'est avéré que le sable usagé retire des poches en fin de campagne pouvait parfaitement être reutilisé, après désintégration ménagée des mottes et séparation des incrustations métalliques, pour être mélange a une quantité de sable de carrière frais d'appoint de l'ordre de 30 a 50%. Après ajustement du taux d'humidité a environ 6 à 8% et malaxage, ce mélange, constitué par au moins 50% de sable recyclé, se laisse utiliser dans des conditions tout à fait identiques à celles employées lors de la mise en oeuvre de sable neuf à 100%. La "durabilité" des garnissages à base de tels mélanges est, pour des conditions de service semblables, égale à celle de revêtements exclusivement realisés avec du sable ou des pises neufs. Comme sable frais d'appoint on se sert d'une quantité- courante de sable de carrière a 84 - 92S de SiO2 et 5 a 12% de Al203. L'apport de sable frais dans une proportion correspondante à celle du sable perdu en cours de campagne est suffisant pour régénérer le sable recycle, c'est-a-dire l'enrichir en argile utile lui conférant la plasticité et la cohésion requises. Le mélange homogéne obtenu presente en service une bonne constance de volume. Le cas échéant, on pourra faire des ajouts limités de liants tels argile ou bentonite. Ces apports ne se feront toutefois que si l'on utilise une proporton très élevée de sable recyclé ou du sable d'appoint excessivement pauvre en argile et resteront toujours très limites pour ne pas diminuer outre mesure les propriétés réfractaires du mélange obtenu. Le traitement suivant l'invention revient à constituer un mélange artificiel de sables dont l'un des constituants, présent dans des proportions variables, est le sable usagé. Aussi, comme l'on dispose au cours du traitement de toutes les facilités pour ajuster tant l'analyse par des ajouts éventuels de liants que le taux d'humidité, on n'utilisera comme sable d'appoint que du sable brut et non du sable tout prêt à l'emploi. Suivant un autre aspect de l'invention, on peut se servir de sable de recirculation sec pour diminuer et ajuster le taux d'humidité soit de sables frais de carrière, soit de mélanges stockés, à la valeur finale désirée. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront a la lecture de la présente description et de la figure jointe, donnee à titre illus tractif et nullement limitatif, qui montre de façon schématique une installation de récupération du sable usagé et de préparation du mélange de revêtement. En fin de campagne, le revêtement d'une poche LDAC d'une capacité de 130 tonnes constitué au départ exclusivement de sable neuf, est démoli. Sur les 15 tonnes de sable neuf ayant servi au garnissage de la poche qui a été employée pour 29 charges, on récupère 9,5 tonnes de sable usage. Ce sable décoché 1 et libre des résidus les plus importants de laitier et de métal est déversé dans un silo de stockage 2 pour être traité ensuite dans une installation comprenant des appareils de sablerie de type connu. En vue du nettoyage plus poussé, le sable usagé passe d'abord dans un separateur magnétique 3. Les mottes plus importantes sont réduites dans un désintégrateur 4 et le sable fin passe une seconde fois à travers un separateur magnétique 5 destiné à retenir les derniers résidus métalliques. Le sable usagé nettoyé et desintégré est conservé dans un silo intermédiaire 6 en vue de son utilisation ultérieure. Par ce traitement pratiquement la totalité du sable provenant de revêtements démolis peut être récupérée pour réemploi. Outre le silo 6 pour le sable récupére, on dispose d'au moins un second silo 7 pour le sable frais d'appoint. Le cas échéant, un troisième silo de teneur plus réduite sert à la conservation de l'argile ou de la bentonite. Le sable récupéré ainsi que 6 tonnes -de sable frais sont amenés par bande convoyeuse dans un malaxeur-humidificateur 9. Le mélange homogène d'une teneur en humidité de 8% obtenu a la suite du malaxage est conserve en-vue de son utilisation dans le silo de stockage 10. Le revêtement à base de ce mélange de sables est mis en place, tout comme l'était le garnissage en sable neuf, au moyen d'une installation de projection par centrifugation, type slinger. Ce revêtement, utilisé dans des conditions identiques à celles auxquelles etait exposé le garnissage en sable neuf, a supporte 30 charges avant d'avoir atteint le degré d'usure du garnissage pré cédent et d'être retiré du service. Les garnissages consécutifs effectués avec un mélange de sable usagé réutilisé et de sable neuf d'appoint ont tous pu être employés pour traiter 28 à 31 charges. De me-me des poches d'aciérie Thomas d'une capacité de 35 tonnes et supportant dans les conditions normales d'emploi 44 charges n'ont montré aucune diminution de la durabilitépourplusieurs garnissages successifs suivant l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses autres variantes, accessibles à l'homme de l'art, sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Revetements monolithes à base de sables réfractaires pour récipients métallurgiques, notamment pour poches à acier et a fonte, mis en place par les procédés connus de damage ainsi que de projection, soit pneumatique soit par centrifugation, caractérisés en ce qu'ils sont constitues d'un mélange de sable préparé, comprenant du sable utilisé, recyclé par un traitement de récupération, auquel on a incorporé une quantité de sable de carriers frais d'appoint de l'ordre de 30 à 50X. 2. - Revêtement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de la quantité totale d'alumine du mélange lui est incorporée sous forme d'argile ou de bentonite. 3. - Revêtement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le taux d'humidité du mélange mis en oeuvre est réalise par diminution et ajustement de la teneur en eau de sables frais de carrière ou de mélanges par un ajout approprié de sable de recirculation sec.