Brevet FR2256120A1 — publié le 19750725

La présente invention se rapporte à des produits ré frac- taires, convenant à des tuyères de fours à travers lesquelles un gaz d'affinage, tel que l'oxygène, est introduit dans le four et convenant à des parties entourant les tuyères. Comme cela est bien connue l'affinage par l'oxygène avec insufflation par le fond est une des techniques de fabrication d'acier qui a été de plus en plus utilisée dans des applications de grande étendue par suite de la demande industrielle en matières en acier améliorées, ainsi que par suite de récentes exigences pour empocher la pollution de 1' environnement et économiser de l'énergie. Les techniques d'affinage d'acier avec insufflation par le fond comprennent divers procédés, chacun étant adapté à un but spécifique, mais son principe est que de la fonte en saumon ou en gueuse ou de l'acier fondu, contenu dans le récipient du four revêtu de produits réfractaires, est-soumis à divers procédés de réaction-avec des matières gazeuses, liquides ou solides en tant que source d'énergie ou agents favorisant la réaction, partir du fond du récipient, pour obtenir de 1' acier affiné.Le procédé de réaction lui-même est sem blabla à celui qu'on peut voir dans un convertisseur classique dit LD ou dans un four électrique, mais, dans le procédé d'affinage avec insufflation par le fond, les produits réfractaires des tuyères et autour des tuyères sont soumis à une usure anormale et importante, parce que diverses matières telles que mentionnées ci-dessus sont insufflées dans le recipient par le fond et la durée d'utilisation des produits réfractaires est très brève. Par suite, le prix de revient du produit réfractaire représente une valeur très élevée, par exemple 20 a 30 % du prix de revient du procédé total. Classiquement, on a principalement utilisé, pour les tuyères dans le procédé d'affinage avec insufflation par le fond, un groupe de produits réfractaires magnésie-chrome et un groupe magnésie-oxyde de calcium, mais ces groupes de produits réfractaires présentent des défauts tels qu' ils contiennent une grande quantité de substances servant de fondant (silo2, A1203, Fe203, CaO) qui réagissent facilement. avec les scories formées durant le procédé d' affinage, et ils pro sentent une faible résistance aux températures élevées, étant ainsi très sensibles à l'usure et à l'érosion provoquées par une agi tationimportante autour des tuyères. La demanderesse a soigneusement considéré des produits réfractaires convenant aux tuyères ou à des parties entourant les tuyères, et elle a conduit diverses expériences et diverses études importantes pour trouver des produits réfractaires ayant une résistance élevée à l'érosion. Les résultats des expériences sont présentés dans le tableau 1 ci-après Tableau 1 Résultats de divers réfractaires utilisés dans un convertisseur dit AOD de 2 tonnes Vitesse d'érosion (mm/charge de métal fondu) Magnésie-chrome 35 Magnésie-oxyde de 30 I calcium Magnésie calum 10 Par suite, la demanderesse a trouvé des produits réfractaires ayant une résistance à l'érosion de 2 à 5 fois supérieure à celle des produits réfractaires classiques. Les produits réfractaires selon la présente invention ne contiennent pas moins de 99,0 % de MgO, pas plus de 1,0 %0 au total de fondant, et ils présentent une dimension des grains de périclase non inférieure à 10o)r. Les produits réfractaires selon la présente invention présentent un degré élevé de résistance vis-d-vis des scories et une résistance élevée aux hautes températures, si bien qu'elles fournissent une résistance à l'érosion bien supérieure à celle qu'ont des produits réfractaires classiques en magnésie-chrome et en magnésie-oxyde de calcium. En conséquence, les produits réfractaires selon la présente invention sont mieux adaptés aux tuyères et sont utilisés, par exemple, dans une zone d'un rayon de 2 m autour du centre de la tuyère. Les raisons de la limitation de la teneur en MgO à une valeur non inférieure à 99,0 % dans la présente invention sont indiquées ci-dessous. Le produit réfractaire ordinaire en magnésie est composé de divers oxydes tels que Six2, Al203, CaO et des oxydes de fer, enplus de MgO qui est le composant principal. Tous ces oxydes coexistants interviennent pour abaisser le point de fusion de MgO et la plupart d'entre eux sont présents sous forme de produits minéraux à faible point de fusion dans les limites de grains de MgO, le restant étant présent sous forme de solution solide dans les grains de MgO. En conséquence, la présence d'une grande quantité des oxydes coexistants indiqués ci-dessus (impuretés) signifie directement que le point de fusion de-MgO, qui est un composant réfractaire important, est abaissé par ces impuretés, ou bien que MgO est entouré d'une grande quantité de produits minéraux à faible point de fusion, tels que 2MgO-SiO2, CaO-MgO.SiO2 et 3CaO.MgO.2SiO2, qui sont présents dans les limitès de grains de MgO. Lorsqu'un tel produit réfractaire à base de magnésie, tel qu'indiqué ci-dessus, est utilisé pour la construction des tuyères de récipients à insufflation par le fond, la tuyère est sévèrement endommagée par le métal fondu ou la scorie. Lorsque la teneur en MgO est de 99,0 % ou plus, tel que défini dans la présente invention, la quantité d'impuretés présentes en solution solide dans les grains de MgO est naturellement réduite, et, également, la quantité de produits minéraux faible point de fusion entourant les grains de MgO est réduite, si bien que la force de liaison intergranulaire entre les grains de MgO est augmentée et qu'ainsi, il est possible de supprimer remarquablement les effets contraires dfls aux produits minéraux à faible point de fusion. Les raisons de la limitation de la quantité totale de fondants (Si02, A1203, Fe203 et CaO) à 1,0 % ou moins dans la présente inventionpeuVEnt8uu expliquées par les faits indiqués ci-dessus. La dimension des grains de périclase, qui est un genre de grains de MgO, est limitée à 100Y ou plus dans la présente invention pour les raisons suivantes. La dégradation des produits réfractaires en magnésie par le métal fondu ou la scorie fondue dans un four d'affinage est provoquée par (1) réaction avec les grains de MgO (2) intrusion dans les limites de grains de MgO (3) intrusion dans les-pores. La dégradation par le facteur (1) est inférieure à celle due au facteur (2) ou (3). En conséquence, il est utile de diminuer les endommagements provoqués par le facteur (2) ou (3). La présente invention s'applique particulièrement à empêcher ou à diminuer les endommagements provoqués par le facteur (2), en supposant que les briques fabriquées par le produit réfractaire selon la présente invention ont le même niveau de porosité que dans les briques classiques. En conséquence, les caractéristiques de la présente invention résident dans la limitation de la quantité de produits minéraux à faible point de fusion, tel que mentionné ci-dessus, et dans l'empêchement de l'intrusion de composants dénaturés dans les limites de grains, en maintenant la dimension des grains de MgO à une valeur aussi grande que 100)rou plus. La dimension de grains de MgO dans les produits réfractaires ordinaires en magnésie est environ 20 à 60)ret l'intrusion de composants dénaturés dans les limites de grains de MgO est observée dans la gamme de dimensions de grains.de 20 à 60y . Quand la dimension de grains est au moins 100y comme dans la présente invention, les limites de grains diminuent d'une manière correspondant à la dimension de grains de MgO, si bien qu'il est possible de limiter l'intrusion de composants dénaturés. En se basant sur ce fait, on comprend qu'une dimension supérieure de grains de MgO est très préférable et qu'aucun effet substantiel ne peut être obtenu quand cette dimension de grains est inférieure à 100y. Un exemple de réalisation de la présente invention sera présenté ci-dessous. Trois produits réfractaires constitués par (1) un produit réfractaire en magnésie-chrome, (2) un produit réfractaire en ma gnésie-oxyde de calcium et (3) un produit réfractaire en magnésie selon la présente invention ont été utilisés dans des tuyères (zone de tuyère de rayon de 500 mm à partir du centre) de convertisseur de 2 tonnes dit AOD (décarburation par argon-oxygène) et les résultats sont présentés dans le tableau I indiqué précédemment. Le taux d'érosion du produit réfractaire en magnésie selon la présente invention est 1/2 à 1/4 de celui du produit réfractaire classique en magnésie-chrome et en magnésie-oxyde de calcium. Les propriétés des produits réfractaires à base de magnésie selon la présente invention sont indiquées ci-dessous dans le tableau 2 Tableau 2 Propriétés de produit réfractaire en magnésie de la présente invention Densité apparente 3, 02 Porosité apparente (9 15, 0 Dimension de grain (p) 100-700 MgO (%) 99,52 Les produits réfractaires selon la présente invention sont également utiles pour des tuyères dans un convertisseur à insufflation par le coté. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d' être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Produit réfractaire pour une construction de tuyère dans un récipient d' affinage, caractérisé en ce qu'il comprend au moins 99,0 % de MgO et en ce qu'il a une dimension de grains de périclase d'au moins lOOp. 2. Produit réfractaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient moins de 1,0 % de fondant total, se composant de SiO2, d'A1203, de Fe203 et de CaO.