Brevet FR2384569A1 — publié le 19781020

La présente invention concerne l'emploi de matériau fibreux, céramique, réfractaire, lié par un liant inorganique et moulé. Les pièces céramiques moulées faites en un tel matériau sont finement poreuses et ont par exemple une densité apparente de 210 kg/m3 et une température limite d'emploi de 1260 et mEme de 14850C, les matériaux correspondants étant connus sur le marché sous les noms de CERAFORM et de FIBERCHROME. On connatt un autre matériau de la sorte sous le nom de 5AFFIN dont la température limite d'emploi est de 16000C. On a eu la surpriside constater que l'on pouvait faire des pièces moulées permettant l'injection de gaz dans des bains métallurgiques, notamment des bains de métaux non ferreux, au moyen de matériau fibreux, céramique, réfractaire, lié par un liant inorganique et moulé. Parmi ces pièces moulées on peut citer en particulier des briques d'injection de gaz, des tettes de onces d'injection de gaz ou l'enveloppement de telles tettes, I1 s'est avéré avantageux de faire ces pièces moulées pour injection de gaz dans des bains métallurgiques au moyen dudit matériau. Dans une pièce moulée de la sorte le courant gazeux la traversant est finement divisé, car dans le matériau fibreux céramique les pores sont uniformément répartis.Ceci conduit à une réduction du volume de gaz à mettre en oeuvre pour traiter le bain métallurgique, ce qui représente une amélioration du rendement. Les pièces moulées sont par elles-memes résistantes à des changements abrupts de température tels que ceux se produisant lors d' une brusque prise de contact avec un bain métallurgique. En outre la structure du matériau fibreux fait que l'éclatement des parties marginales n'est pas à craindrez D'un autre c8té une bonne isolation thermique du conduit métallique d'amenée de gaz vis-à-vis de la haute température du bain métallurgique est obtenue. Au total ces pièces moulées se signa lent donc par de longues durées de vie. On peut enfin en raison du faible poids volumique du matériau fibreux céramique réaliser des structures légères. Le matériau fibreux céramique est difficilement mouillable, ce qui va à l'encontre d'un engorgement des pores. Une lance d'injection de gaz dont la tte est en matériau fibreux, céramique, lié par un liant inorganique et dont le tube d'acier à orifice de sortie de gaz est enveloppé d'un matériau fibreux, céramique, lié par un liant inorganique, se caractérise suivant l'invention en ce que la couche limite séparant cet enveloppement de la tette est collée. Ce collage obture les pores. On a ainsi l'assurance que le gaz sera contraint de traverser la tête pour pénétrer dans le bain. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de plusieurs formes de réalisation notamment de lances et à l'examen des dessins annexés correspondants dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'une lance d'injection de gaz, dans la région de sa tête, la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 (autre forme de réalisation), les figures 3 et 4 sont des vues en coupes d'une brique d'injection de gaz et d'un anneau d'injection de gaz respectivement. Selon la figure 1 une lance d'injection de gaz présente un tube d'acier i et un canal de gaz 2 qui se termine par un orifice de sortie 3. Suivant la figure le tube d'acier 1 se rétrécit à son extrémité en une section 4 se terminant par un filetage 5. Sur la section 4 de moindre diamètre est enfilé un tube de CERAFORM 6 dont le diamètre extérieur est un peu plus grand que celui d'un écrou à six pans 7 vissé sur ledit filetage. Le tube 6 est retenu par l'écrou 7 sur la section rétrécie 4. Sur le tube 6 une tette en céramique 8 est enfoncée sous pression puis collée à ce tube. La tette 8 est également en matériau CERAFORM. Elle enferme complètement l'extrémité du tube d'acier 1 et son orifice de sortie a La fixation décrite de la tête 8 à l'extrémité du tube -d'acier 1 a l'avantage que les mouvements thermiques du tube 1 ne sont pas directement transmis à la tette 8. A la figure 2 le tube d'acier est pourvu à son extrémité inférieure d'un filetage annelé 9, sur lequel est vissée la tête en céramique 8. Dans l'entourage de l'orifice de sortie 3 une chambre 10 est ménagée dans la tête 8. On obtient ainsi que la tête soit frappée par le gaz à injecter sous une grande surface. Au-dessus de la tte 8 le tube d'acier 1 est protégé par un enveloppement de CERAFORM 11. Cet enveloppement est lié à la tdte 8 au moyen d'une couche de collage 12. Cette couche donne 1' assurance que les bulles de gaz se propageant vers le haut dans le matériau poreux de la tête 8 ne peuvent pénétrer dans l'enve loppement 11 constitué du même matériau, et par conséquent sortir de celui-ci au-dessus de la surface libre du bain. Si on plonge la lance d'injection de gaz par sa tête 8 dans un bain de métal e iu'on l'alimente en gaz par le canal 2, celui-ci s'écoule à partir de la chambre 10 en filets finement répartis à travers la paroi poreuse de la tête 8. Ceci est indiqué à la figure 1 par des flèches en trait interrompu. A la surface de la tête 8 de fines-bulles de gaz se dégagent et se répartissent dans le bain de métal. La surface active dans le bain du volume de gaz injecté s'en trouve ainsi sensiblement accrue par rapport à ce que donneraient un ou plusieurs jets de gaz. La couche de col lage oblige les bulles à sortir par la tête 8. Le tube d'acier 1 est entièrement protégé - mEme à son orifice de sortie 3 - par la tdte 8 et l'enveloppement 11 vis-à-vis de bain de métal. En dimensionnant convenablement l'épaisseur de paroi de la tête 8 dans la région limitrophe de la chambre 10, on peut privilégier certaines directions de rayonnement des bulles de gaz. Dans les régions de moindre épaisseur de paroi on aura davantage de bulles que dans les régions de plus forte épaisseur. Un essai exécuté avec une lance du type ci-dessus dans un bain d'aluminium et répondant aux caractéristiques suivantes a donné des résultats très satisfaisants t Poids du bain 150 kg. Température initiale du bain 8600C Température finale du bain 8500C Pression du gaz 3 bars Débit de gaz (argon) environ 4 m3/h Temps d'injection 3 minutes Quantité de gaz consommée environ 200 litres. On a représenté å la figure 3 une brique d'injection de gaz 13 qui est interposée dans le fond d'une poche de coulée, en particulier pour bains de métaux non ferreux. Cette brique est, comme la tête 8, l'enveloppement il et le tube 6 décrits ci-dessus, en un matériau fibreux, céramique, réfractaire et lié par un liant inorganique. Cette brique est montée sur une tale percée de trous 14 s'appuyant elle-mame sur une plaque de chamotte 15. Entre la plaque 15 et la tale 14 est ménagée une chambre 10. Dans cette chambre débouche un raccord de gaz 2. Pour que le gaz ne puisse sortir latéralement de la brique, celle-ci est ceinturée d'une tale latérale. A la figure 4 on a représenté un anneau d'injection de gaz 17 destiné à être mis en oeuvre dans le système de coulée d'un bain de métal non ferreux. Cet anneau 17 est entouré extérieurement d'une chambre 10, gracie à laquelle le gaz provènant d'un raccord 2 est amené à passer au travers de l'anneau. Une tale enveloppante 16 empoche le gaz de sortir en direction axiale de I*an- neau. Grâce à l'emploi du matériau céramique défini ci-dessus pour constituer les pièces ioulées décrites 6,8,11,13,17 on améliore sensiblement les dispositifs d'injection de gaz dans les bains métallurgiques en ce qui concerne leur durée de vie et leur efficacité. Les formes adoptées pour ces pièces moulées sont simples et par conséquent faciles à iouler. REVENDICATIONS 1.- Emploi de matériau fibreux céramique réfractaire lié par un liant inorganique et moulé pour la fabrication de pièces moulées destinées à l'injection de gaz dans des bains métallurgiques, en particulier dans des bains de métaux non ferreux. 2.- Emploi de matériau fibreux selon la revendication 1, pour une brique d'injection de gaz à incorporer dans la paroi d' une poche de fonderie et dont la face opposée à celle du bain recouvre une chambre raccordée à un conduit de gaz. 3.- Emploi de matériau fibreux selon la revendication 1, pour un anneau d'injection de gaz dont la surface opposée à celle du bain recouvre une chambre raccordée à un conduit de gaz. 4.- Emploi de matériau fibreux selon la revendication 1, pour une tête enfermant complètement l'orifice de sortie de gaz d'une lance d'injection de gaz, tette dont la surface opposée à celle du bain recouvre une chambre raccordée à un conduit de gaz. 5.- Lance d'injection de gaz dont la tête est en un matériau fibreux,céramique, réfractaire, lié par un liant inorganique et caractérisée en ce qu'un tube d'acier (1) est pourvu d'un enveloppement (11) en matériau fibreux céramique et en ce que la couche limite (12) séparant cet enveloppement (11) de la tête (8) est collée. 6.- Lance d'injection de gaz selon la revendication 5, caractériséé en ce la tête (8) est enfoncée à force sur une pièce tubulaire (6) en céramique et collée à elle, et en ce que la pièce (6) est maintenue sur le tube d'acier (1) par des moyens d'assemblage (5,7). 5 feuillets.