Brevet FR2232596A1 — publié le 19750103

La présente invention a pour objet une masse de bouchage de trous de coulée de hauts fourneaux. Il est connu par le brevet USA 2.709.659 d'utiliser pour constituer une telle masse de bouchage un produit constitué d'environ 80 % d'argile et de brique broyée et d'un liant formé soit par 10 à 12 % de goudron de houille et 5 à 7 % d'un aldéhyde tel que le fulfuraldéhyde. - soit par 15 à 25 % de résine phénolique additionnée d'un catalyseur acide ou basique. Cette masse durcit malheureusement très vte dans le cylindre de la boucheuse, ce qui nécessite son démontage après abaque coulée et une perte de temps. D'autre part ttans le premier cas, le goudron brûle et les vapeurs nocives envi:-onnént le trou de coulée. Par ailleurs, le pourcentage important de matières organiques légères conduit dans la pratique à des inconvénients graves tels que projections, nommes, etc.. I1 est également connu par les articles du Dr Walter EORN de réaliser des masses de bouchage anhydres constituées par un mélange de 70 % de sable argileux, 10 % de charbon ou de coke et 20 % de goudron : toutefois, la cokéfaction est longue, les vapeurs de goudron sedégagent en grande quantité et le goudron non cuit provoque des éclaboussures de fonte dangereuses. PoWr pallier à ces inconvénlents,on a déjà proposé une masse de bouchage constituée par 70 % d'un mélange de sable et d'argile en proportions telles que le taux d'alumine s'écarte de l'eutectique. 10 % de charbon ou coke broyé, un liant constitué par seulement 15 à 17 ffi de goudron liquide additionné de 3 à 4 % d'une résine liquide thermostable jusqu'd 2000C, de la famille des amino ou phénoplastes, et 1 à 3 % d'un retardateur de prise on a constaté une cokéfaction rapide de l'ordre de 10 à 15 inn, un dégagement infixe de vapeur nocive de goudron, un dépôt insignifiant dans la boucheuse et jamais de projections de gou dron. L'explication de ce phdnomène est aue-, certains aminoou phénoplastes forment un squelette carboné à l'intérieur duquel tout le goudron est brûlé. Toutefois, cn déplore encore certains dégagements de fumées de goudron de houille au moment du bouchage, du fait de l'excès de masse tombant dans la rigole chaude, fumées qui indisposent les fondeurs lors du nettoyage de cette rigole. Or, on a trouvé, suivant la présente invention, une composition de masse de bouchage qui donne d'au moins aussi bons résultats que les masses anhydres précitées et qui supprime totalement toute émanation de fumées nocives. Cette masse de bouchage est caractérisée en ce qu'elle contient une charge constituée par un mélange de sable, d'argile et/ou de tout autre produit réfractaire, et une masse poreuse telle que . coke, graphite, charbon, corindon, alumire sous différentes formes , carbure et nitrure de sil i Lm, nitrure d'aluminium, zircone, associées à deux liants 1. Un liant primaire liquide ou pâteux constitué par une résine thermodurcissable au-dessus de 200du associée à un stabilisant choisi parmi les hydrocarbures saturés ou non à longue chaîne, les paraffines et leurs dérivés, les huiles ou dérivés cellulosiques, les résines thermoplastiques naturelles ou synthétiques, les élastomères. 2. Un liant secondaire solide à haute tenue en carbone, d'un pouvoir cokéfiant élevé et venant se mélanger au liant primaire entre 140 et 200"C. La proportion de ces constituants de la masse est comprise entre les chiffres ci-après donnés à titre indicatif 70 % environ de charge 15 environ de masse poreuse 13 à 5 ss de liant primaire 1 à 10 ffi d'agent stabilisant 1 à 10 ss de liant secondaire. Cette masse de bouchage présente les avantages suivants: - La plasticité n'évolue pratiquement pas au stockage du fait de l'absence de produits volatils ce qui évite tout problème au moment de l'injection. - La masse ne durcit pas à l'intérieur de la boucheuse où la température est de l'ordre de 600 à 80C Par contre le durcissement de la masse dans le trou de coulée où la température est supérieure à 2000 est accélérée au point que l'on peut retirer la boucheuse après 10 minutes. Le durcissement chimique du liant évite totalement la présence de poches gazeuses, phénomène qui pouvait arriver antérieurement avec les masses et qui était dû à l'évaporation puis au cracking des goudrons. Ce même durcissement permet par ailleurs en raison de sa rapidité un rendement optimum de la cokéfaction des matières organiques. Une excellente résistance à l'érosion de la fonte et du laitier en raison du point précédent. I.- Liant primaire comprenant résine et stabilisant. 1) La résine thermodurcissable peut autre - soit du type formophénolique type résol ou novolaque. Bien que le procédé soit réalisable avec 12s résines formophénoliques communes, on a intérêt à avoir recours à des phénols tr"s substitués du type para-tertiaire butylphénol; par exemple l'aldéhyde, peut être le formaldéhyde, l'acétldè'hyde, le propionaldéhyde, le butyraldéhyde, le crotonaldéhyde ainsi que les dérivés substitués de ces produits. - soit du type furannique - dérivés d l'alcool furfurylique - dérivés du furfuraldéhyde en combinaison ou non avec l'alcool furfurylique - soit du type aminoplastes simples ou complexes; l'aldéhyde pouvant autre un de ceux décrit ci-dessus et l'urée pouvant autre remplacé par ses dérivés. - soit du type végétal comme par exemple les extraits de cachou et d'une a-on générale toutes les résines naturelles thermodurcissables. - soit du type polyuréthane et polyester, et d'unefhçon générale toutes les résines thermodurcissables se présentant sous forme liquide ou solide å température ambiante, la seule limitation étant la solubilité et/ou la miscibilité du thermodurcissable dans l'agent stabilisant et la thermostabilité jusqu'à 200"C. 2) L'agent stabilisant est choisi de préférence parmi les polymères à longue channe présentant une teneur en carbone la plus élevée possible ce qui conduit à préférer les dérivés hydro- génés aux dérivés oxygénés des carbures, I1 est préférable d'éviter la présence de groupements halogénés, sulfurés ou sulfonés et d'une façon générale de tout dérivé substitué susceptible de conduire à haute températute à la formation de vapeurs toxiques. agent stabilisant peut ttre choisi a. parmi les hydrocarbures saturés ou non à longues channes, les paraffines et leurs dérivés. b. parmi les résines thermoplastiques synthétiques telles que - les époxydes et polyépoxydes non catalysées - les polyéthers - les vinyls et propylesters - les résines des coumarones (benzofuranes) - les résines d'inde - les polymères vinyliques non halogénés. c. Les résines thermoplastiques naturellss. d. Les élastomères naturels et synthétiques et/ou leurs dérivés. e. Les huiles d'origine naturelle telles que : - huile de ricin - huile de lin - huile de soja ... etc... i. Les huiles d'origine pétrolière et/ou leurs dérivés. g. Les huiles provenant de la distillation de la houille donnent également de bons résultats dans le cadre du procédé, mais peuvent conduire à des funées toxiques. h. Les dérivés cellulosiques (acétate, acétopropionate, acétobutyrate propionate, butyrate, é thyl ou méthyl-cellulose, etc.) II.- Le liant secondaire est caractérisé par : - un état solide à 200C - une teneur importante en carbone - un pouvoir cokéfiant élevé - un point de fusion supérieur à 1400C - une teneur en matières volatiles inférieure à 10 % i 30000. I1 peut être choisi parmi les polymères à fort degré de condensation, les résidus de distillation d'huile pétrolière. Le liant secondaire pourra être partiellement ou totalement remplacé par une forme de carbone comme le graphite, susceptible de former à chaud, par frittage ou cokéfaction, un squelette carboné. On donnera ci-après à titre d'exemple et nullement limitatif quelques formules d'une masse de bouchage suivant l'invention. Exemple 1 - 30 % d'argile 37 % de sable 7 % de brai 12 % de charbon gras broyé poreux 9 % de résine phénolformaldéhyde 5 % de résine polyépoxyde liquide. Exemple 2 30 % de sable 25 % d'argile 5 % de brai de pétrole 15 % de coke broyé 10 % de corindon 9 % de résine furannique 6 % de résine coumarone liquide. Exemple 3 45 % de sable 25 % d'argile 5 % de coumarone solide 10 % de charbon gras broyé 10 % de résine phénolique (rdsol-formalddhyde) 5 % d'huile de ricin ExemDle 4 40 % d'argile 15 % de sable 10 % de carbure de silicium 15 % de carbone amorphe 10 % de résine formophénolique 5 % d'huile pétrolière. Exemple ci 20 % d'argile 55 % de carbone amorphe 5 % de graphite 12 % de résine furfurylique 3 % de résine coumarone liquide. - REVENDICATION 1. Masse de bouchage de trou de coulée de haut fourneau caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée par environ 70-65 ss d'une 'charge comprenant du sable, de 1 'ar- gile,ou d'un réfractaire minéral associé à plus environ 15-10 d'une misse poreuse formée de charbon ou coke broyé, environ 13 à 5 ss d'un liant primaire constitué par une résine thermodurcissable au-dessus de 2000C associé à 1 à 10 % d'un stabilisant choisi parmi les polymères à longue chaine et d'un point d'ébullition supérieur à 2000C et I à 10 $ d'un liant secondaire solide à tPnet portante en carbone, d'un pouvoir cokéfiant élevé et miscible au liant primaire entre 140 et 2000C. 2. Masse de bouchage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la résine thermodurcissable est du type formophénol ique. 3. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la résine thermodurcissable est un butylphénol para tertiaire. 4. Masse de bouchage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la résine thermodurcissable est du type furannique. 5. Masse de bouchage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la résine thermodurcissable est un amino-plaste simple ou complexe. 6. Masse de bouchage thermodurcissable suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la résine thermodurcissable est du type polyuréthane et polyester. 7. Masse de bouchage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'agent stabilisant est un hydrocarbure saturé ou non à longue chaîne. 8. Masse de bouchage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'agent stabilisant est une résine ther moplastiqueO 9. Nasse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que l'agent stabilisant est un époxyde non cataZyséO 10o Nasse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que l'agent stabilisant est un polyester. 11. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que l'agent stabilisant est une résine de coumarone ou d'indène, 12. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que l'agent stabilisant est un polymère vinylique non halogénés 13o Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que l'agent stabilisant est un élastomère. 14. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que l'agent stabilisant est une huile d'origine naturelle ou d'origine pétrolière et/ou leurs dérivés. 15. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caracterisée en ce que l'agent stabilisant est un dérive cellulosique, tel que acétate, acétopropionate, butyrate, éthyl ou méthylcellulose. 16. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que le liant secondaire est un brai de pétrole. 17. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que le liant secondaire est un brai de houille. 18. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que le liant secondaire est une résine solide du type coumarone0 19. Masse de bouchage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le liant secondaire est partiellement ou totalement remplacé par un carbone susceptible de former à chaud par frittage ou cokéfaction un squelette carboné. 20. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que la charge réfractaire est constituée par un mélange de charbon dégazé, graphite ou autre produit carboné. 21. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que la charge réfractaire est constituée par un mélange de sable, d'argile et de carbure de silicium. 22. Masse de bouchage suivant les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que la charge réfractaire est constituée par un mélange de sable, d'argile, de carbure de silicium et de corindon.