Brevet FR2338100A1 — publié le 19770812

La présente invention concerne le garnissage des poches ou réservoirs pour la coulée des métaux et alliages et en particulier le garnissage des panières, appelées également tundishs, qui sont des répartiteurs utilisés dans la coulée en continu. La panière est en général constituée par une carcasse métallique avec une paroi intérieure en briques réfractaires0 Le problème à résoudre est de protéger les briques réfractaires contre I' érosion et le délitage par le métal fondu et de permettre te extraction aisée de la loupe métallique qui adhère à la paroi de la panière en fin de coulée. Ces buts sont atteints en munissant l'intérieur de la panière d'un garnissage, c'est-à-dire d'une couche de matériaux qui peut être renouvelée et séparée de la paroi en briques réfractaires avec la loupe métallique. -Ce garnissage devant être refait après chaque fin de coulée, il doit être facile à réaliser, nécessiter ie minimum de travail pour sa réalisation et ne pas être d'un coût élevé.- A l'heure actuelle, le garnissage protecteur des panières est réalisé par la mise en place soit d'éléments préfabriqués, soit d'une couche réfractaire projetée directement sur la paroi de briques réfractaires, L'utilisation d'éléments préfabriqués nécessite des pre -eautions pour obtenir. un assemblage homogène et étanche au niveau des joints entre les éléments et entre l'arrière de ceux-ci et le briquetage réfractaire. Ce-procédé est d'un-coût élevé en ra son du travail-nécessaire et du prix de revient des .éléments préfabriques. ~l'utilisation d'une couche réfractaire projetée nécessite un appareillage dont 11 encombrement limite l'emploi à des panières de grandes dimensions et un préchauffage à très haute température pour, d'une part, donner à la couche projetée la rigidité néces saie; d'autre part, éviter un refroidissement trop important lors de la coulée du métal fondu. Enfin, avec ce procédé, l'extrac- tion de la loupe métallique n'est pas toujours aise. La présente invention a pour but de remédier à ces divers inconvenients en proposant un procédé de garnissage ses panières caractérisé en ce que l'on place dans la panière une forme laissant entre elle et la paro en briques réfractaires, un eu égal à l'épaisseur de la couche de- garnissage à réaliser, met en place dans ce jeu un mélange réfractaire fluide durcissable et retire la forme après prise au moins partielle du mélange réfractaire. Plus précisément et selon le procédé conforme à 1' invention, on prépare un mélange réfractaire fluide durcissable, on met en place dans le fond de la panière soit une couche adécuate de ce mélange en ménageant par un tampon le trou de coulée et en renforçant éventuellement le point d'impact du jet de métal fondu de remplissage par des briques ou éléments réfractaires noyés dans ladite couche, soit une plaque préfabriquée dans laquelle est ménagé le trou de coulée et est de préférence inséré un renfort au droit du point d'impact du jet, on met en place sur cette couche ou plaque la forme laissant un jeu entre ses parois latérales et la paroi en briques réfractaires de la panière, on met en place dans ce jeu le mélange réfractaire, durcit le mélange in situ puis retire la forme après prise au moins partielle du mélange réfractaire.La dureté de la couche réfractaire peut être accrue et son humidité réduite par chauffage au moyen d'une flamme, de radians, d'air chaud ou analogue. Bye mélange réfractaire fluide durcissable peut également présenter des caractéristiques isolantes et/ou exothermiques. I1 peut être constitué par mélange d'un élément réfractaire choisi parmi le sable, la farine de silice, la magnésie, la dolomie, l'alumine, l'olivine, le zircon et similaires, d'une partie agglomérante choisie parmi les mélanges d'huiles auto-siccatives et d'agent de durcissement (naphténate et/ou perborate), de silicate de soude avec éventuellement un agent de durcissement tel que du laitier de hauts-fourneaux ou de ferro-chrome ou des résines formophénoliques ou urée-formol modifiées ou non par l'alcool furfurylique avec comme agent de durcissement un acide et d'une partie isolante constituée par des fibres minérales et/ou organiques. La composition du mélange réfractaire fluide durcissable varie d'une manière générale en fonction de la nature de l'agglo gérant e t des caractéristiques isolantes et/ou exothermiques recherchées. L'épaisseur de la couche appliquée entre la paroi en briques rfractaires et la forme a une épaisseur de 20 à 60 mm. Cette couche réfradaire peut éventuellement être armée avec une armature métallique telle qu'un treillage. Une couche d'isolation mécanique telle qu'une feuille de papier ou analogue ou un enduit à faible adhérence peut être interposée entre la paroi en briques réfractaires et le garnissage pour faciliter le décollement du garnissage au moment de l'extraction de la loupe métallique. Enfin, la surface interne de la couche réfractaire appliquée peut, après durcissement, être enduite avec une couche mince d'un enduit'réfractaire dilué soit dans 11 eau, soit dans un solvant volatil, du type de ceux couramment utilisés pour les noyaux et moules de fonderie. On décrira plus en détail ci-après divers modes de réalisation de l'invention avec référence au dessins ci-annexé dans lequel Fig. 1 est une vue en plan d'une panière après mise en place de la couche de garnissage et, Fig. 2 est une vue en coupe par A-A de figure-1. La- panière est constituée par une forme métallique 1 à l'intérieur de låquelle est disposée une couche de briques réfractaires 2. Le procédé objet de l'invention a pour but d' appliquer.sur la surface interne de la couche de briques réfractaires 2, une couche de garnissage 3 ayant, par exemple, une épaisseur de 40 mm. Un trou de coulée 4 est prévu qui traverse la couche de briques réfractaires 2 et la forme métallique 1. Pour réaliser la couche de garnissage 3, on met en place au droit du trou de coulée un tampon 5. I1 est également possible de déposer au point d'impact du jet de métal fondu un élément réfractaire 6.. On applique ensuite sur le fond une couche 7 de l'un des mélanges qui seront décrits ci-après,à titre d'exemples et on lisse cette couche. Cette couche de fond 7 peut être remplacée par un élément préfabriqué. On met alors en place dans la panière une forme en tronc de pyramide 8 en tôle renforcée, par exemple, par des flasques de bordure 9. On introduit ensuite entre cette forme 8 et la paroi en briques réfractaires 2,une couche 3 de l'usa des mélar-es qui seront durits ci-après et l?or tasse et durcit cette couche par l'un des moyens connus Après durcissement suffisant on retire la forme 8 et achève le durcissement et le séchage de la couche 3 après quoi on applique éventuellement sur toute la surface interne de la couche de garnissage 3 une couche d'enduit réfractaire (non représentée). I1 est également possible, afin de faciliter le décollement du garnissage de la paroi en briques réfractai-es, de disposer sur cette paroi, avant mise en place du garnissage, une couche d'isolation mécanique 10 par exemple en papier qui empêche l'adhérence entre le garnissage et la paroi en briques. Exemple 1 On a préparé un mélange réfractaire à base de sable siliceux constitué par Sable siliceux de finesse 55 AFS 82% en poids Amiante amosite S 3365 9% en poids Silicate de soude (module 2). 9% en poids. Ce mélange a été utilisé pour remplir l'espace entre la paroi en briques réfractaires 2 et la forme 8 et on a enfoncé dans la masse des aiguilles creuses au moyen desquelles on a injecté du gaz carbonique pour obtenir le durcissement. La forme a été enlevée et on a utilisé la panière pour la coulée en continu d'un acier. Après utilisation, on a constaté que le garnissage constitué par la couche 3 était fritté superficiellement sur une épaisseur de quelques millimètres mais qu'il n'était pas vitrifié sur toute son épaisseur de sorte qu'il n'y avait pas collage sur les briques réfractaires. La loupe de métal solidifié a pu de ce fait être retirée facilement en fin de enulée avec la couche de garnissage. La réfractairité de la couche était bonne et on n'a observé aucune fissuration. En outre, la couche assurait un effet d'isolation thermique intéressant pour'éviter des pertes de calories trop importantes et un abaissement de la température de l'acier. Dans le mélange réfractaire ci-dessus, le sable siliceux peut Astre remplacé en totalité ou pour partie par de la magnésie ou de l'alumine. !e le 2 Pour éviter d'avoir à durcir le mélange réfractaire par injection de gaz carboniqueoon peut utiliser un mélange de sable durcissant-à froid du type décrit dans le brevet français N 1.504.476 du 4 Mai 1966, c'est-à-dire un mélange dans lequel le liant constitué par du silicate de soude est durci par réaction chimique avec un laitier provenant de la fabrication du ferro-chrome ou de la fabrication de la fonte dans un haut- fourneau. On a par exemple préparé un mélange constitué Far Sable siliceux de finesse 55 AFS 88,8 ffi en poids Laitier de magnésium 4,4 ç en poids Silicate de soude (moaule 2,7) 5,3 ffi en poids Eau en supplément de celle du silicate 1,5 ffi en poids. Une première partie de ce mélange a été déversée dans la panière et damée pour former la couche de fond 7. La forme 8 a alors été mise en place et une deuxième partie du mélange a été projetée entre cette forme et la paroi en briques réfractaires pour former la couche de garnissage 3. Après durcissement pendant une une durée comprise entre 15 minutes et une heure selon la température de la panière, on a pu retirer la forme 8. Exemple 3 Dans cet exemple on a utilise pour la couche de fond 7 du garnissage un élément préformé s'adaptant dans le fond de la panière et le remplissage du vide entre la paroi en briques réfractaires 2 et la forme 3 a été effectuée avec un mélange liquide durcis sable constitué par Sable siliceux de finesse 55 AFS 88,2 ffi en poids Laitier de hauts-fourneaux 4,65% en poids Silicate de soude (module 2,4) 5,1 % en poids Eau 1,85 en poids Agent moussant 0,2 % en poids. Ce mélange a été malaxé, ce qui a donné un mélange liquide ayant la consistance d'un coulis qui a été versé directement dans l'intervalle compris entre la couche de briques réfractaires 2 et la forme 8. Au bout de 10 à 45 minutes, les bulles du mélange ont disparu et le mélange a perdu son caractère liquide. La réaction entre le silicate de soude et le laitier s' est ensuite poursuivie. En vibrant, la forme on accélere le déballage et la prise du mélange après 15 minutes est suffisante pour permettre de retirer la forme. La couche de garnissage obtenue avait une bonne résistance mécanique mais pour accroître la résistance à l'érosion on a appliqué sur la surface intérieure du garnissage une couche mince d'un enduit réfractaire à base de zircon. Dans l'exemple précédent l'élément réfractaire peut être non seulement du sable siliceux, mais également de la silice, de la magnésie ou de l'olivine et le laitier peut être du laitier de ferro-chrome. De plus, les pourcentages peuvent varier à l'intérieur des gammes suivantes Elément réfractaire 74 à 91 % en poids Laitier 3,5 à 15 do en poids Silicate de soude 4,5 à 9,2 ffi en poids Eau 0,9 à 1,85duo en poids Agent moussant 0,05 à 0,4 ffi en poids. L'enduit réfractaire à base de zircon peut être remplacé par un enduit à base d'alumine, de chromite, de graphite ou analogue. Exemple 4 On a utilisé dans cet exemple un sable thermo-durcissable obtenu par enduction d'un produit réfractaire granulaire avec une résine phénol-formol du type Novolaque. Ce mélange était constitué par : Sable de finesse 50 AFS 93,2 à 97,6% en poids Résine Novolaque 2,0 à 6,0 en poids Hexaméthylène tétramine 0,3 à 0, 6 en poids Stéarate de chaux 0,1 à 0,2 % en poids. Le mélange une fois préparé dans un mélangeur spécial est mis en place par simple écoulement entre la paroi en briques réfractaires 2 et la forme 8 et on chauffe la forme avec une source de chaleur à une température de 1 80 à 2500C ce qui assure la transformation de la résine thermo-plastique en une résine thermo-durci e. La surface interne du garnissage peut être recouverte par un enduit comme dans l'exemple précédent. Exemple 5 On a préparé un mélange constitué par Sable siliceux de finesse 50 AFS 95 à 98,8 en poids Huiles auto-siccatives 1 à 3 %0 en poids Naphténate en solution à 5 à 2410 de parties métalliques 0,1 à 0,3 % en poids Perborate 0,05 à o,is% en poids. Le sable flou obtenu est mis en place entre la paroi en briques réfractaires 2 et la forme 8. Le durcissement a lieu normalement entre 20 minutes et deux heures selon la température. Exemple 6 Le mélange utilisé pour la couche de garnissage était constitué par Dolomie de finesse 50 AFS 95,8 à 98,5 % en poids Résine urée-formol ou phénol formol modifiée à l'alcool furfuryl i que 1 à 3 % en poids Acide minéral ou organique dilué 0,5 à 1, 2% en poids. L'acide minéral était par exemple de l'acide phosphorique et l'acide organique de l'acide paratoluène sulfonique. Le sable résultant du mélange est un sable flou qui peut être tassé ou foulé entre la paroi en briques réfractaires 2 et la forme 8. Le durcissement a lieu entre 15 minutes et une heure selon la température. Les modes de réslisation ci-dessus décrits à titre d' exemples sont susceptibles de recevoir de nombreuses modifications sans sortir du cadre de la présente invention. BEVEIDI C A 2 I O N S 1. Un procédé de réalisation des garnissages réfractaires des panières utilisées dans la coulée continue des métaux caractérisé en ce que l'on place dans la panière une forme laissant, entre elle et la paroi en briques réfractaires, un jeu égal à l'épaisseur de la couche de garnissage à réaliser, met en place dans ce jeu un mélange réfractaire fluide durcissable et retire la forme après prise au moins partielle du mélange réfractaire. 2. Un procédé de réalisation de garnissages réfractaires selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on met en place au préalable dans le fond de la panière une couche adéquate du mélange réfractaire durcissable en ménageant par un tampon le trou de coulée et en renforçant éventuellement le point d'impact du jet de métal fondu de remplissage par des briques réfractaires noyées dans ladite couche, la forme étant mise en place sur cette couche. 3. Un procédé de réalisation de garnissages réfractaires selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on met en place au préalable dans le fond de la panière une plaque préfabriquée dans laquelle est ménagé le trou de coulée avec insertion éventuelle d'un renfort au point d'impact du jet, la forme étant mise en place sur cette plaque. 4. Un procédé de réalisation de garnissages réfractaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dureté de la couche réfractaire est accrue et son humidité réduite par chauffage au moyen d'une flamme, de radians, d'air chaud ou analogue. 5. Un procédé de réalisation de garnissages réfractaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mélange réfractaire fluide présente également des caractéristiques isolantes et/ou exothermiques. o. Un procédé de réalisation de garnissages réfractaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le mélange réfractaire est constitué par mélange d'un élément réfractaire choisi parmi le sable, la farine de silice, la magnésie, la dolomie, l'alumine, l'olivine, le zircon et similaires, d'une partie agglomérante choisie parmi les mélanges d'huiles auto-siccatives et d'agent de durcissement (naphténate et/ou perborate) ; de silicate de soude avec éventuellement un agent de durcissement tel que du laitier de haut-fourneau ou de ferro-chrome ou des résines formo-phénoliques ou urées-formol modifiées ou non par l'alcool furfurylique avec comme agent de durcissement un acide, et d'une partie isolante constituée par des fibres minérales et/ou organiques. 7. Un procédé de réalisation de garnissages réfractaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche appliquée entre la paroi en briques réfractaires et la forme a une épaisseur de 20 à 60 mm. 8. Un procédé de réalisation de garnissages réfractaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la couche réfractaire est armée avec une armature métallique telle qu'un treillage. 9. Un procédé de réalisation de garnissages réfractaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'on interpose entre la paroi en briques réfractaires et le garnissage une couche d'isolation mécanique telle qu'une feuille de papier ou analogue ou un enduit à faible adhérence pour faciliter le décollement du garnissage. 10. Un procédé de réalisation de garnissages réfractaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la surface interne de la couche réfractaire est, après durcissement, enduite avec une couche mince d'un enduit réfractaire dilué soit dans l'eau, soit dans un solvant volatil, du type de ceux couramment utilisés pour les noyaux et moules de fonderie,