Brevet FR2447003A1 — publié le 19800814

La présente invention a trait à l'élaboration des métaux en fusion, notamment de l'acier. Elle concerne plus précisément les opérations de séparation métal-laitier lors de la coulée en poche ou, plus généralement, dans tout récipient métallurgique. On sait que l'entraînement du laitier lors de la coulée de l'acier, peut être à l'origine de phénomènes nuisibles à l'élaboration du métal, tels qu'une rephosphoration du bain métallique en poche, une usure accrue du revêtement refractaire de la poche, une baisse du rendement des ferro-alliages ou une diminution de l'efficacité des traitements métallurgiques en poche. On connait une -technique de separation métal-laitier qui consiste à effectuer la coulée du four dans la poche au travers d'un panier intermédiaire percé dans son fond et suspendu dans la poche. Vers la fin de la coulée, au moment de l'apparition du laitier, on introduit dans le panier une boule dont la densité est déterminée de manière à flotter à l'interface métal-laitier. A la fin de la cou lee, le panier est retire de la poche et la boule, en obstruant l'orifice de cou lée du panier après l'écoulement du métal, retient le laitier. Cette technique, mieux connue sous la dénomination "Slag cut Pot", met en oeuvre un panier intermédiaire constitué essentiellement d'une carcasse métallique garnie intérieurement et extérieurement d'un beton réfractaire. Cette realisation implique cependant que des précautions soient prises en vue de limiter les pertes thermiques du métal coule en contact avec le revêtement réfractaire et d'éviter notamment un figeage du métal au fond du panier. Ces précautions, qui pénalisent l'intérêt de la méthode, sont essentiellement de deux types : d'un côte le "conditionnement" préalable du panier au moyen d'un préchauffage, sauf peut-être dans le cas de poche de très grande capacité, de l'autre l'adaptation de I'opération-de coulée elle-même qui consiste à ne faire transiter le métal par le panier qu'en fin de coulée, au moment de l'apparition du laitier, ce qui limite, on le comprend bien, le domaine d'application de la technique à des cas particuliers, tels celui du convertisseur, ou le laitier commence à sortir du four seulement après que ce dernier ait atteint un certain degré de vidage. Le but de la présente invention est d'éviter ce genre d'inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un séparateur métal-laitier constitué par un panier intermediaire de coulée comprenant une carcasse metallique garnie intérieurement et extérieurement d'un revêtement refractaire constitué par des plaques, ou panneaux, en matériau réfractaire fibreux à base de silice ou de ma gnésie. Comme on le comprend, l'invention consiste donc, dans ses caractéristiques essentielles, à équiper le panier intermédiaire d'un revêtement réfractaire leger et aéré presentant une faible conductibilité thermique, tout au moins subs tantiellement plus faible que celle des matériaux lourds et compacts habituellement utilisés, tels que bétons ou pisés. Ce revêtement réfractaire, selon l'invention, se présente dans le commerce sous forme de plaques de 2 à 5 cm d'épaisseur environ, composées de fibres mi né- rales (silice ou magnésie) maintenues par un liant organique. Ces plaques, ou panneaux, sont habituellement destinés à garnir interieurement les répartiteurs de coulee continue, qualifiés de "repartiteurs froids", c'est-à-dire ne necessitant pas de préchauffage avant la coulée. Cet avantage se conserve quand on utilise ces plaques, conformément à l'invention. Un autre avantage résulte de la réduction de la masse réfractaire utilisée pour le revêtement qui, dans le cas de bétons ou pisés, atteint couramment une epaisseur de 10 à 15 cm. La diminution de cette epaisseur jusqu'à des valeurs de 2 à 5 cm environ (épaisseur des plaques), permet de diminuer d'autant la chaleur emmagasinée par le réfractaire pour atteindre la température d'équilibre avec le metal coulé et contribue ainsi à réduire les pertes thermiques de ce dernier. Un autre avantage caracteristique de l'invention réside dans le fait que la coulée peut sans risque être effectuée intégralement au travers du panier. Cette possibilité présente l'intérêt d'élargir le domaine d'application de la technique "Slag Cut pot", au cas ou le laitier sort du four en même temps que le metal, ou du moins lorsque l'entraînement du laitier intervint assez tôt après le debut de la coulée. A cet egard, un bon exemple est donne par le four électrique a arcs dans lequel, bien que le niveau de métal soit géneralement placé au-dessus du trou de coulée lorsque le four est neuf, ce trou s'aggrandit par usure au cours des cou lées successives et peut laisser passer du laitier en quantité importante des le debut de coulée. Bien entendu, on prendra garde dans ce cas qu'un certain volume de métal liquide soit en permanence dans le panier intermédiaire au cours de la coulée, afin que les particules de laitier ne soient pas entraînées hors du panier, mais puissent décanter en surface. On sait que cette condition peut être réalisée en calibrant correctement l'orifice de coulée du panier ou en le bouchant au départ par un matériau qui disparaftra rapidement par la suite lors du contact avec le métal en fusion. A côté des avantages qui viennent d'être cites et qui sont spécifiques à l'invention, on peut en mentionner d'autres plus généraux, qui se manifestent dès lors qu'il est possible de substituer a un revêtement réfractaire en béton, un revêtement en plaques : par exemple, une réduction du coût de main d'oeuvre de remplacement du revêtement après usage, notamment grâce à la possibilité de ména ger un stock de plaques prédécoupées aux dimensions adéquates, etc... Le tableau comparatif ci-dessous indique à titre purement illustratif, les différences existant entre les propriétés physico-chimiques relatives d'une part rades panneaux réfractaires siliceux vendus dans le commerce sous la denomina- tion "Garnex" et pouvant être avantageusement appliqués conformément à l'invention en tant que revêtement d'un panier intermédiaire de coulée (1ère colonne), et d'autre part, à un réfractaire classique utilise habituellement aux mêmes fins mais sous forme de béton (2ème colonne) et commercialise sous la denomination "Purotab coarse". Propriétés physico-chimiques plaques bétons Conductibilité thermique à 8000C (en Kcal/m.h. C) 0,5 1,23 Chaleur spécifique à 8000C (en kcal/kg) 0,18 0,27 Masse vol unique (kgIdi3) O, 8 2,75 Bien entendu, l'invention ne saurait se limiter à l'exemple illustré par le tableau. En particulier, le matériau réfractaire constitutif des plaques peut être non seulement à base de silice, mars encore à base due magnésie ou de toute autre substance réfractaire pouvant résister convenablement aux températures du métal coulé et dans la mesure où elle présente essentiellement une faible conductibilité thermique3 ne dépassant pas, de préférence, 1 kcal/m.h. C environ à la température d'utilisation, ainsi qu'une masse volumique réduite n'exedant pas 1,5 kg/dm3 environ. REVENDICATIONS 1) Separateur métal-laitier constitue par un panier intermediaire de coulée comprenant une carcasse métallique garnie intérieurement et exterieurement d'un revêtement réfractaire isolant caractérisé en ce que ledit revêtement est constitué de plaques en matériau réfractaire léger et aéré et presentant une conducti bilité thermique substantiellement plus faible que celle des revêtements en bé- tons ou pisés utilisés habituellement. 2) Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau réfractaire constitutif des plaques présente une masse volumique n'excédant pas 1,5 kg/dm3 environ, ainsi qu'une conductibilité thermique né dépassant pas 1 kcal/m.h.0C. environ. 3) Application du séparateur selon les revendications 1 ou 2, aux opérations de coulée hors d'un four electrique à arcs.