Brevet FR2268768A1 — publié le 19751121

On sait que dans l'industrie sidérurgique, et notamment pour la réalisation du revetement des fours, on a de plus en plus besoin de matériaux réfractaires qui présentent de meilleures caractéristiques techniques de résistance aux sollicitations mécaniques et thermiques, tout en étant d'un prix de revient relativement limité. Pour le reveateent des voûtes et des parois des fours on utilise à l'heure actuelle des briques en magnésite, en alumine, en chromite et magnésite, ou en une autre matière réfractaire fondue. On a également recours, notamment pour le revetement des parois, à des blocs préfabriqués de grandes dimensions réalisés en matériau réfractaire comprimé à sec, le plus souvent en dolomite et/ou magnésite éventuellement mélangée avec des matières liantes du genre goudron, poix ou similaire ; de tels blocs sont effectivement plus économiques. Bien que ces briques et blocs aient donne de bons résultats et qu'ils soient très largement employés, il n'en reste pas moins qu'ils comportent des inconvénients. On peut en particulier remarquer qu'il est très difficile d'obtenir dans leur réalisation des caractéristiques physiques de résistance aux sollicitations qui soient suffisaient constantes. De plus les revetements constitués de tels matériaux doivent faire l'objet de vérifications intermittentes et de réparations éventuelles qui obligent à arreA ter le four pendant des laps de temps plus ou moins longs. On peut par ailleurs relever cue les liants usuels pour matériaux réfractaires ne donnent pas des resultats techniques suffisants pour permettre leur utilisation aux tentératures de travail les plus élevées. Dans ces conditions la présente invention a notamment pour objet un matériau réfractaire se présentant sous la forme d'une pâte susceptible d'entre facilement couléedans une empreinte ou in situ et d'etre utilisée pour la construction d'usa revietement réfractaire (notamment pour les parois et les voltes de fours d'aciérie) comportant des caractéristiques techniques élevées en ce qui concerne la compacité, la cohésion et la résistance aux sollicitations mécaniques et thermiques. La pâte coulable de matériau réfractaire suivant l'invention est propre à être employée aussi bien pour la fabrication de blocs ou dalles de revXetement que pour la réfection directe de parties d'un tel revetement, ou même d'être utilisée comme matériau à projeteur pour des réparations rapides entre deux phases de coulée du four considéré. La pâte suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle est constituée par une matière réfractaire usuelle sous forme de poudre et par de la soude caustique en solution, la quantité de cette solution ae soude caustique étant déterminée de façon à permettre l'obtention d'une pate semi-fluide susceptible d'entre coulée dans une forme. Dans un mode de mise en oeuvre préféré, pour 100 parties en poids de ratière réfractaire on utilise de 10 à 25 partiesen poids de solution de soude caustique. Comme matière réfractaire on aura généralement recours à de la dolomite, de la magnésite et/ou de la brucite. Ces matériaux sont préalablement calcinés à haute température, de l'ordre par exemple de 1 8CO à 1 90COC, A ces matériaux principaux on peut ajouter des fondus alumineux, des bauxites, des serpentines magnésiennes, des scories de fusion d'acier à base de dolonite ou de magnésite, ou d'autres substances de type connu. Pour ce qui est du liant qui est constitué par la soude caustique, on a avantage à utiliser une solution saturée. À la soude caustique employée pour cette solution l'on peut éventuellement ajouter de 10 à 15 o, de carbonate de sodium, ou bien de 10 à 20 de sels ferriques, de façon à améliorer ainsi la stabilisation du matériau refractaire aux hautes températures. par ailleurs à la solution de soude caustique on peut égals-- ment ajouter des émulsions grasses, notamment du lait, en quante té pouvant atteindre jusqu'a un pourcentage de 15 %, ces émulsic-: ayant pour but de conférer à la pâte une meilleure cohésion, sur- tout après séchage. De manière particulièrement avantageuse la pâte de matière réfractaire à base de dolomite et/ou de magnésite et de soude caustique est coulée en fore, avec éventuellement compression l'aide de moyens appropriés, puis on la fait sécher avant de la démouler. On obtient ainsi des blocs présentant les dimensions eX ie profil désirés, particulièrement adaptés à la réalisation de revetements pour les parois et voltes de fours. On a pu verifier en pratique que la dessication intervenait très rapidement par simple séchage, sans qu'il soit besoin d'avoir recours à des précautions particulières, notamment sans nécessiter l'emploi de fours de séchage. Les blocs obtenus comportent des caractéristioues excellentes ae compacité et surtour de cohésion, si bien qu'au cours des mani pulsations comme durant le fonctionnement du four on n'assiste à aucun effritement anormal. On a également pu relever -et ceci est très important compte tenu de la destination des blocs- que la dolomite ou la magnésite n'est pas le moins du monde endommagée pour ce qui est de ses caractéristiques réfractaires par le fait d'etre mélangée à un liant liquide aqueux. Généralement on emploiera comme matériau réfractaire la dolomite ; cependant celle-ci pourra autre remplacée, en tout ou partie, par un autre matériau réfractaire, en fonction des exigences d'utilisation. En particulier on aura recours à la magné site au lieu de la dolomite dans les cas où les blocs sont destinés à des zones de revetement soumises à une usure thermique relativement élevée. En vue d'améliorer la cohésion des blocs coulés on peut introduire dans la pate réfractaire des parties métalliques, telles que des chutes de totale, des tubes ou des profilés en fer. Ces parties métalliques peuvent, notamment pour la réalisation de blocs destinés au revêtement des voltes, faire saillie à l'extérieur des blocs précités, en étant dotés d'un profil permettant l-eur ancrage ou fixation à la structure métallique de la volte. A côté des blocs à profil et dimensions variés, la pâte réfractaire suivant l'invention peut également eAtre utilisée pour la réalisation des grands éléments préfabriqués de revêtement en particulier pour des fours présentant un diamètre intérieur ne dépassant pas 3,5 à 4 mètres, on peut réaliser des voltes préfabriquées en un seul bloc ou en deux blocs. Dans le cas de la fabrication de blocs, et surtout de celle de grands éléments du genre sus-visé, il est préférable de couler dans les formes des couches successives ; si besoin, l'on peut également procéder à la compression de ces couches. En tout état de cause il est en général avantageux de prévoir les couches de façon à ce que dans le bloc à l'état monté sur le reveatement, elles soient disposées suivant un plan perpendiculaire de la surface du four qui en est revêtue. Outre la réalisation des blocs ou des grands éléments préfabriqués, laApSte réfractaire suivant l'invention peut encore eAtre directement coulée à l'intérieur du four pour la réfection partielle des parois de celui-ci. Bn pareil cas on utilise des cof frages amovibles qui délimitent la partie de revêtement à réparer, comme ce sera mieux illustré plus loin. La pâte suivant l'invention peut enfin etre employée comme matériau de projection en vue de la réparation rapide des parois réfractaires d'un four, entre deux coulées successives de celuici suivant une technique connue en elle-meme. À cet effet la pâte réfractaire est de préférence préalablement séchée et réduite en poudre, de façon à être directement utilisée à l'aide des machines usuelles de projection. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. I montre en perspective avec coupe le revêtement d'une volte de four à arc. Fig. 2 représente en perspective une partie du rev8te- ment de fig. 1. Fig. 3 est une vue en bout du revêtement monobloc dtune voate similaire à celui suivant fig. 1. Fig. 4 représente deux types de coffrages pour la réalisation de blocs préfabriqués suivant l'invention. Fig. 5 montre schématiquement une partie du revStement d'un four en cours de réfection Fig. 6 est une vue en plan d'une variante de réalisation des armatures utilisées suivant fig. 5. Comme illustré en fig. 1 le revêtement réfractaire d'une volte de four à arc est susceptible d'être réalisé à l'aide dun petit nombre de blocs préfabriqués, à savoir par exemple le bloc central 1 établi à un profil circulaire et percé de trous 2 pour le passage des électrodes, et une série de blocs 3 en forme de secteur constituant une couronne circulaire. Les blocs élémentaires peuvent eAtre soutenus en place de manière indépendante les uns des autres suivant une technique connue. Par ailleurs le bloc central I est susceptible de trouver égale- ment appui sur les blocs extérieurs 3 par suite de son profil en tronc de cone renversé, comme montré en coupe en fig. 1. En fig. 2 on a représenté de manière plus détaillée l'un des blocs extérieurs 3. Celui-ci est préfabriqué en coulant la ptte réfractaire suivant l'invention dans un coffrage 4 de forme appropriée ; après coulée la pâte peut éventuellement entre comprimée, il est également possible d'introduire dans le coffrage 4, préalablement à la coulée de la pâte, des pièces en fer 5 à section carrée. Ces pièces 5 font fonction de liens et elles peuvent, le cas échéant, être utilisées pour la fixation du bloc sur la structure métallique de la voûte et ce suivant une technique non représentée, mais connue en soi. En fig. 3 est illustré le revêtement monobloc de la volte d'un four. à arc de dimensions relativement réduites. A cet effet un coffrage 6 à profil en plan circulaire est dressé sur son caté à la manière représentée et la pâte réfractaire est coulée par le haut en une ou plusieurs couches successives. Préferablement cha- que couche est comprimée avant la coulée de la couche subséquente ; cette disposition permet l'obtention decouches qui, une-fois le bloc monté sur la volte, sont disposées perpendiculairement à la face de cette voûte qui est exposée à la chaleur. En fig. 4 on a montré à titre d'exemple deux coffrages, de type d'ailleurs connu, pour la réalisation de blocs préfabriqués. le coffrage 7, de dimensions plus grandes, est utilisé pour la réalisation d'un élément de revêtement des parois, tandis que le coffrage 8, plus petit, est destiné à l'obtention de petits blocs élémentaires pour la construction du revêtement d'une paroi ou meme d'une volte. En fig. 5 on a enfin schématiquement montré une partie d'une voate de four dont on doit refaire le revêtement ; contre la paroi extérieure 9 du four subsiste en fait une épaisseur réduite 10 du revêtement original qui doit rentre refait. À cet effet on dispose à l'intérieur du four un coffrage Il et dans l'espace compris entre ce coffrage et le revêtement 10 on introduit avantageusement des armatures 12 en fer rond. Dans l'espace sus-visé est ensuite coulée la ptte réfractaire 13 suivant l'ievention ; une fois cette pâte durcie le coffrage 11 est enlevé. l'armature introduite. entre le coffrage Il et le revêtement 10 peut également autre agencée à la manière montrée en fig. 6, c'est-à-dire être constituée par une tale extérieure 14 solidaire d'une série de bras radiaux 15 dirigés vers l'intérieur du revête ment. Bn général la dolomite et/ou la magnésite employée pour la pâte suivant l'invention est du type à petit grain, c'est-à-dire se présente sous la forme d'une poudre dont les grains comportent un diamètre pouvant aller jusqu'à 3 mm ou mbeme sous la forme d'une grenaille à grains d'environ 10 mm. Cette granulométrie est pré férablement employée lorsque la pâte suivant l'invention est destinée à former un matériau de projection ou un matériau à couler in situ, comme dans le cas de la réfection suivant fig. 5. Pour la projection de la pAte on a habituellement recours aux machines du type "Sand-Slinger". Dans le cas de la fabrication de blocs et surtout pour la réalisation de grands éléments préfabriqués, on aura recours à des granulométries supérieures, par exemple à des mottes dont le diamètre peut varier de 50 à 120 mm. Des mélanges de différentes granulométries se trouvent d'ailleurs déjà dans l'industrie des réfractaires pour aciéries. Dans tous les cas les éléments les plus gros, et notamment les mottes, peuvent être directement introduites dans l'installation de coulée ou bien (et tout particulièrement pour la réalisation de blocs de grandes dimensions à l'aide de couches superposées successives) on peut former alternativement une couche de p te et une couche de mottes. Il doit d'ailleurs Qtre entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICBIIONS 1. Patte réfractaire, notamment pour la réalisation et/ou la réfection du revvetement des fours d'aciérie, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une matière réfractaire de type connu, sous la forme au moins partielle de poudre ou de grenaille, et par de la soude caustique en solution, la quantité de cette solution étant calculée de façon à ce que la pate soit semi-fluide. 2. Pâte suivant la revendication 1, caractérisée en ce que pour 100 parties en poids de matière réfractaire on utilise de 10 à 25 parties en poids de solution de soude caustique. 3. Patate suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la matière réfractaire est constituée par de la dolomite, de la magnésite ou de la brusite, calcinées à haute température. 4. P te suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la matière réfractaire se présente sous la forme d'une poudre fine à grains de 3 mm de diamètre ou sous la forme d'une grenaille dont les grains peuvent présenter jusqu'à 10 mm de diamètre. 5. PSte suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la matière réfractaire se présente pour 40 % au plus sous la forme de mottes dont le diamètre est compris entre 50 et 120 mm. 6. Ptte suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la matière réfractaire se trouve mélangée à du ciment fondu allumineux, à des bauxites et/ou à de la serpentine magnésienne, le pourcentage de ces adjuvants pouvant aller jusqu'à 20 %. 7. Pâte suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la matière réfractaire est mélangée à des scories d'aciérie à base de dolomite ou de magnésite, en one quantité pouvant atteinre jusqu'à 30 ,6. 8. Pâte suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la solution de soude caustique qui forme liant est saturée. 9. pgte suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu'à la soude caustique en solution sont ajoutes 10 à 15 S0 de carbonate de soaium et/ou 10 à 20 % de sels ferriques. 10. Patate suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu'à la solution de soude caustique sont ajoutés jusqu'à 15 % d'une émulsion grasse, notamment sous la forme de lait. 11. Procédé pour l'utilisation de la pSte réfractaire suivant llune quelconque des revendications 1 à 10 en vue de la réalisa tion de blocs réfractaires profilés, caractérisé en ce qu'on coule ladite patte dans une forme et en ce qu'on la laisse sécher. 12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'on comprime la patte réfractaire dans la forme. 13. Procédé pour l'emploi d'une pâte réfractaire suivant l'une quelconque des revendications I à 4 et 6 à 10, caractérisé en ce qu'on utilise ladite pate comme-matériau de projection dans une machine de type usuel, en vue de la réfection des parois des fours d'aciéries. 14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la pate est préalablement séchée et mise sous forme de poudre. 15. Procédé pour l'emploi d'une ptte réfractaire suivant l'une-quelconque des revendications 1 à 4 et 6 à 10, caractérisé en ce qu'on coule directement ladite pâte à l'intérieur d'un four en vue de la réfection du revietement de ses parois. 16. Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'on a recours pour la réfection à un coffrage à paroi profilée qui est disposé à l'intérieur du four de façon à déterminer un espace de coulée entre ledit coffrage et la surface du revêtement à traiter.