Brevet FR2342154A1 — publié le 19770923

La présente invention concerne la sidérurgie et plus particulièrement les produits pulvérulents utilisés erì sidérurgie comme couvertes, flux ou produits générateurs de laitiers protecteurs. Parmi les produits pulvérulents considérés,on peut citer notamrnent les couvertes etothermiques destinées a recouvrir la partie supérieure des lingots après coulée et la partie supérieure des poches après remplissaget les flux ou produits générateurs de laitiers protecteurs, appelés co neent coussins, utilisés dans la coulée en source pour protéger le métal pendant sa montée dans la lingotière contre l'oxydation et également pour lubrifier l'tinter face entre lingotière et lingot, les flux ou produits générateurs de laitiers destinés dans la coulée en continu a protéger le métal se trouvant dans la panière contre l'oxydation et a lubrifier 11 interface entre le lingot et la partie haute de la lingotière et les produits hautement isolants destinés a réduire la perte de tem pérature du métal après rentplibsage des panières et des poches. Ces produits pulvérulents présentent trois inconvénients majeurs Tout d'abord la différence de granulométrie et de densité entre les constituants rend difficile l'obtention d'un mélange homogene et une fois celui-ci réalisé la masse se stratifie au cours des manipulations pendant le transport, le stockage et la mise, en oeuvre. Pour tenter de remédier a cet inconvénient,on est obligé de conditionner le mélange dans des sachets de faible contenance. La forme pulvérulente des produits et leur faible densité ou la faible densité de certains des constituants entralnent,lors-de leur mise en oeuvre, un dégagement important de poussières qui est accentué par les courants ascendants d'air chaud provoqués par le métal en fusion. Enfin certains de ces produits contiennent du carbone en très fines particules et sont excessivement salissants. Certains de ces inconvénients se rencontrent également avec d'autres produits en poudre utilisés en métallurgie tels que les flux pour soudure lesquels doivent ètre préfondus ou frittés pour donner une masse compacte. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus en transformant les produits pulvérulents en des éléments de plus grosse granulometrie mais elle a également pour but d'assurer, au moment de la mise en oeuvre, un fractionnement de ces gros éléments afin d'accroitre la surface spécifique des produits et la vitesse des réactions auxquelles ils peuvent participer. L'invention a également pour but de différer, dans certains cas, l'action de certains des constituants du produit. On a déjà proposé de granuler les produits pulvérulents en utilisant un granulateur mais, du fait de la tendance des produits pulvérulents à se stratifier, la granulation présente de très grandes difficultés et les granules obtenus ne sont homogènes ni dans leur granulométrie, ni dans leur composition. L'invention a pour objet un perfectionnement aux produits pulvérulents utilisés en sidérurgie, perfectionnement selon lequel on ajoute aux produits pulvérulents un agglomérant et extrude le melange sous forme d'éléments compacts. L'agglomérant peut entre un des agglomérants quelconques connus et notamment de l'amidon, de la dextrine, du silicate de soude, des résines thermodurcissables naturelles ou synthétiques, du ciment,du bisullite- de cellulose, etc. Le pourcentage dagglomerant incorporé dans le mélange, varie en fonction de la nature du liant et il peut varier entre 2,5 et 10% . Le pourcentage d'eau nécessaire pour l'agglomération par extrusion peut également varier selon le liant utilisé et selon les conditions de malaxage et il correspond en général à 6 à 30% en poids du poids des produits pul vérulents et du liant. Les éléments extrudés peuvent être coupés à longueur au moyen de couteaux ou ils peuvent étre fractionnés en réglant la quantité et le degré de prise du liant à la sortie de l'extrudeuse de manière à assurer leur rupture mécanique. Le mélange dosé des produits pulvérulents, du liant et de l'eau éventuellement nécessaire peut être effectué avant extrusion et alimenté en l'état à l'extrudeuse ou il peut être effectué dans l'extrudeuse alimentée avec des débits dosés des différents constituants. Selon une autre caractéristique de l'invention, on introduit dans le mélange à extruder une substance foisonnant à chaud par exemple du graphite traité à l'acide dit "expansable" ou de la vermiculite crue pour obtenir une destruction de l'élément extrudé compact après sa mise en place. La destruction de l'élément extrudé compact après mise en place peut également résulter de la fusion de certains des éléments constitutifs ou de la combustion des produits exothermiques. L'extrusion permet de façon connue de réaliser des produits extrudés sous forme tubulaire autour d'un noyau lui-même extrudé ou préformé. Il est donc possible de réaliser des éléments extrudés comportant un noyau à base de certains produits pulvérulents et une couche périphérique ayant une composition différenté. Cette constitution a deux couches peut être intéressante lorsqu'on cherche à retarder l'action des produits constituant le noyau interne par rapport à celle des produits constituant la couche externe. Pour l'application de l'invention à des baguettes de soudure, le noyau peut étre constitué par la baguette de soudure autour de laquelle est extrudée une couche tubulaire de flux. L'invention est de préférence mise en oeuvre avec une extrudeuse de type connu comportant dans l'ordre une section d'alimentation, une section de compression, une section de mélange, une section de décompression et-une section de compression et d'extrusion. De préférence une partie de l'extrudeuse est chauffée pour commencer la cuisson de l'agglomérant mis en oeuvre ou pour déclencher son activité. La cuisson peut être effectuée ou complétée après extrusion. La composition finale des éléments extrudés varie en fonction de l'utilisation envisagée. Ils peuvent contenir : des produits hautement réfractaires tels que de la silice, de l'alumine, de la dolomie, de la magnésie, du graphite, du sable, de la chamotte broyée, etc; des-produits oxydables tels que l'aluminium et ses composés, le ferro-silicium, le silico-caîcium, le magnésium; des produits oxydants tels que des nitrates, des oxydes de fer (Fe2O3 , Fe3O4), de l'oxyde de manganèse (mono), etc des produits fondants tels que le spath fluor, la cryolithe les fluorures, la chaux ou les carbonates; ; des charges minérales et/ou organiques telles que la perlite expansée,.l'21umine, la vermiculite-expansée, de la farine de bois, du coke, du sable, etc des charges fibreuses minérales et/ou organiques telles que du du papier, de la sciure de bois, de la pulpe de pommes de terre, de l'amiante, de la laine de verre, de la fibre minérale, etc un produit expansable tel que du graphite traité à l'acide, de la vermiculite crue ou de la perlite crue, des-produits recarburants tels que le graphite, le coke,etc ou des produits en poudre complexes utilisés en sidérurgie tels que les suies de centrale ou les cendres d'aluminium. On donnera ci-après différents exemples avec les limites de composition en poids. Exemple 1 : Un mélange pour la préparation d'une couverte exothermique pour la coulée en lingot peut contenir en général Produits oxydables 10 à 30% Oxydants 5 à 20% Fondants 2 à 10% Charges 50 à 80% Agglomérants 2à108 Total 1008 A ce mélange on ajoute avant extrusion de 6 à 30% d'eau. A titre d'exemple on a préparé une couverte exothermique en mélangeant,dans un malaxeur industriel,le mélange suivant Aluminium atomisé 18% Fie 203 10% Nitrate de sodium 3% Spath fluor 4% Sable 30% Farine de bois 10% Vermiculite 17% Amidon 8% 100% On a ajouté au mélange 10% d'eau et on a brassé jusqu'à obtention d'un mélange uniforme. Le mélange a été alimenté à une extrudeuse à vis comportant une partie chauffée par induction à une température d'environ 1200C Les filières de l'extrudeuse avaient un diamètre de 10 mm et les boudins extrudés étaient coupés à longueur par des couteaux avec une longueur moyenne de 20 mm. Les cylindres extrudés obtenus ont alors été cuits dans un four à 180-2000C jusqu'd réduction de leur teneur en eau résiduelle à 1%. Ils avaient alors une dureté analogue à celle de la pierre et ils pouvaient etre maniés sans production de poussière. Lorsque ces éléments ont été mis en oeuvre comme couverte exothermique pour un lingot coulé en source, on a obtenu un lingot présentant les mêmes caractéristiques sidérurgiques qu'avec une couverte exothermique en poudre usuelle, les éléments s'étant désag- grégés progressivement sous l'effet du foisonnement de la vermiculite contenue dans les charges et de la combustion de la farine de bois et des composants exothermiques. Exemple 2 : Un mélange pour flux pour la coulée en source ou en continu conforme à l'invention correspond d'une manière générale a Scories de centrale 50 a 80% Fondants 5 à 20% Recarburants 0 à 20% Agglomérant 2 à 10% Total 100% A ce mélange on ajoute avant extrusion de 6 à 30% d'eau. A titre d'exemple on a préparé un mélange pour flux comprenant Suies de centrale 70% Carbonate de chaux 15% Graphite traité à l'acide 10% Résine urée-formol à 50% d'eau 5% 100% Ce mélange a été déversé dans la trémie d'une extrudeuse à double vis comportant une zone de compression, une zone de mélange dans laquelle on a introduit environ 5% en poids d'eau dans le mélange, une zone de décompression chauffée par induction à une température d'environ 1800C et une zone de compression et d'extrusion. Les orifices de l'extrudeuse avaient un sAmbtre de- 5 mm et les boudins extrudés se rompaient à des longueurs de l'ordre de 15 à 20 mm. La résine a été cuite et l'eau résiduelle a été évaporée par séjour des éléments extrudés pendant 1 heure dans un four maintenu à 180-2000C. Les éléments extrudés compacts et durs obtenus ont été utilisés de la meme manière que la composition pulvérulente pour flux usuelle pour recouvrir l'acier d'une panière de coulée en continu. Lors de la mise en contact avec le laitier recouvrant le métal les éléments se délitaient sous l'effet de 11 expansion du graphite. Exemple 3 : Les mélanges pour couvertes isolantes conformes à l'invention correspondent aux compositions suivantes Suies de centrale 75 à 98% Recarburant 0 à 20% Fondant O à 10% Agglomérant 2 à 10% Total 100% On ajoute à ce mélange 6 à 30% d'eau. A titre d'exemple on a préparé un mélange contenant Suies de centrale 80 parties en poids Graphite 3 parties en poids Graphite expansable 5 parties en poids Carbonate de chaux 7 parties en poids Eau 6 parties en poids Le mélange a été déversé dans la trémie d'une extrudeuse telle que celle de l'Exemple 2 en introduisant environ 6% en poids de silicate de soude à 52 OBe dans la partie malaxage de l'extrudeuse. Le mélange a été extrudé sous forme d'éléments cylindriques de 7 mm de diamètre et de 10 mm de long. Ces éléments ont été cuits pendant 40 m i n u t e s dans un four à 1800C p o u r d o n n e r d e s éléments ayant la consistance de la pier re. Ces éléments ont été utilisés comme couverte isolante dans des poches de coulée et ont donné les mêmes résultats que les couvertes isolantes en poudre mais sans dégagement de poussière et sans salissure. Exemple 4 : On peut produire des couvertes isolantes analogues aux couvertes en poudre conditionnées sous sachets en extrudant des mélanges contenant Sable 70 à 80% Farine de silice 0 à 20% Fibres de cellulose 0 à 20% Fibres minérales 0 à 10% Agent d'expansion 0 à 15% Agglomérants 2 à 10% Total 100% avec addition de 6 à 30% d'eau. On a par exemple préparé le mélange suivant : Sable 70% Farine de silice 8% Farine de bois 6% Fibres d'amiante 4% Vermiculite crue 5% Amidon 7% On y a ajouté dans un malaxeur 20% d'eau et -le mélange a été introduit dans la trémie d'une extrudeuse dont le corps était chauffé par induction à environ 1200C. Les éléments extrudés avec un diamètre de 7 mm et une longueur de 10 Ma ont été cuits à 1800C pendant une heure et demie pour réduire leur teneur en eau à moins de 1%.Les éléments cuits présentaient une très bonne résistance mécanique qui permettait leur manipulation sans génération de pous sières. -Après mise en place comme couverte isolante dans une lingotière, les éléments se délitaient par foisonnement de la vermiculite et combustion de la farine de bois et les produits résultant de la destruction mécanique des éléments jouaient le même rôle que les couvertes classiques. Exemple 5 : On a préparé une couverte double effet pour la coulée d'un lingot, couverte ayant d'abord un effet exothermique puis un effet isolant et recarburant conforme à 11 invention. Pour ce faire o n a préparé deux mélanges savoir : 1 / Un mélange exothermique constitué par Aluminium atomisé 18% Cendres d'aluminium 10% Fe3O4 10% 23 Fluorure de calcium 5% Carbonate de chaux 12% Pulpe de pommes de terre 20% Farine de silice 10% Amidon 8% 20/ Un mélange isolant constitué par Magnésie 70% Farine de bois 8% Coke 5% Fibres d'amiante 6% Graphite expansé 4% Résine phénol-formol en poudre 6% Hexaméthylène tétramine 1% On a utilisé une extrudeuse a vis comportant une filière centrale de 5 min de diametre et une filière périphérique de 9 mm de diamètre.Les mélanges ont été chargés respectivement dans les trémies des vis extérieure pour le mélange exothermique et intérieure pour le mélange isolant et extrudés avec adjonction de 10% d'eau à chaque mélange dans la partie malaxage de l'extrudeuse. La partie aval de l'extrudeuse a été chauffée à 1800C par chauffage par induction. Les éléments extrudés comportaient un noyau central isolant et une partie périphérique exothermique et ils ont été coupés à une longueur de 10 mm. Les éléments ont été chauffés pendant une heure à une température de 2000C, refroidis et stockés. Lorsqu'ils ont été utilisés comme couverte pour un lingot les éléments ont tout d'abord donné une réaction exothermique avec délitement des éléments, les produits de la réaction exothermique et les constituants du noyau central formant ensuite une couverte isolante. Les modes de réalisation ci-dessus décrits à titre d'exemples sont susceptibles de recevoir de nombreuses modifications sans sortir du cadre de la présente invention. REVEND I CAT IONS I.- Un procédé de fabrication de produits pour la sidérurgie à base de constituants pulvérulents caractérisé en ce qu'on ajoute aux produits pulvérulents un agglomérant et extrude le mélange sous forme d'éléments compacts. 2.- Un procédé de fabrication de produits pour la sidérurgie selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'agglomerant est choisi parmi l'amidon, la dextrine, le silicate de soude, les résines thermodurcissables naturelles ou synthétiques, le ciment et le bisulfite de cellulose. 3.- Un procédé de fabrication de produits pour la sidérurgie selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'agglomérant est mis en oeuvre à raison de 2 à 10% des produits pulvérulents. 4. - Un procédé de fabrication de produits pour la sidérurgie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange de produits pulvérulents entre 6 à 30% d'eau. 5.- Un procédé de fabrication de produits pour la sidérurgie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que lton introduit dans le mélange une substance foisonnant à chaud choisie parmi le graphite traité a l'acide, la vermiculite crue et la perlite crue. 6.- Un procédé de fabrication de produits pour la sidérurgie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'on extrude une partie centrale enrobée dans une couche extrudée externe. 7.- Un procédé de fabrication de produits pour la sidérurgie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'on extrude une couche périphérique autour d'un noyau central constituant une baguette de soudure.