Brevet FR2469966A1 — publié le 19810529

La présente invention concerne des articles thermo-isolants, en particulier pour leur emploi dans l'industrie métallurgique. Pour limiter les pertes de chaleur par les métaux en fusion, on utilise couramment dans l'industrie métallurgique des matières thermo-isolantes et/ou exothermi ques. Par exemple, la partie supérieure du métal, dans un moule comme une lingotière, ou dans une rehausse de coulée séparée d'un tel moule, peut etre entourée d'un revete- ment calorifuge sous la forme d'un manchon ou de plaques d'une matière thermo-isolante et/ou exothermique.De même, la surface supérieure du métal en fusions dans un récipient mXtallurgiqueg peut etre recouverte dune ou de plusieurs dalles de matière thermo-isolante et/ou exothermique; qui sont appelées dalles anti-retassure dans le cas de lingo- trières D et qui peuvent également servir à couvrir la surface supérieure du mét 1 dans des rdeipienS platsa dont les cotés et le fond peuvent etre eux-mSmes revetus de dalles thermoisolantes et/ou exothermiques. La présente invention a pour objet un article thermo-isolant réfractaire façonné destiné à être employé dans un récipient en métallurgie, qui comprend de la bagasse défibrée en particules ou une autre matière semblable, avec une matière réfractaire en grains et un liant. Certaines plantes ont des tiges avec une enveloppe externe de matière fibreuse enfermant une forte proportion de tissu contenant de la sève, c'est-a-dire la moelle, sous forme de cellules à parois minces et molles, La canne à sucre est un exemple de telles plantes, le mais en est un autre, et l'on en trouve d'autres exemples dans les sous-familles des graminées et des àchillées. Pour obtenir le sucre à partir de la canne à sucre, les cannes sont broyées, le suc de la moelle contenant le sucre en est extrait , et le résidu est appelé bagasse. Dans le présent mémoire descriptif, on entend, par "bagasse ou autre matière semblable", les tiges broyées,divisées ou brisées d'une autre manière, de plantes à moelle, dont la sève a été extraite ou qui ont été séchées.En plus des plantes des types que l'on vient d'indiquer, certains bois, en particulier ceux d'arbres à feuilles caduques, conviennent aussi. On entend par "défibrage" le fait qu'une partie importante de la matière fibreuse,par exemple de l'enveloppe externe des tiges, a été éliminée de la bagasse ou autre matière.Entremêlés dans la moelle de la canne à sucre, se trouvent des faisceaux de fibres généralement alignés avec la canne, qui forment une proportion relativement faible du volume de la partie intérieure de la canne, et qui peuvent se trouver, dans la bagasse défibrée employée selon cette invention, dans leur proportion initiale, ou de préférence, dans une proportion moindre. La bagasse ou autre matière défibrée peut être obtenue de la manière décrite dans le brevet des E.U.A. 2 729 856. On obtient ainsi le produit sous la forme voulue de fines particules, et on peut le tamiser à toute dimension voulue des particules.La matière défibrée peut être obtenue à un prix très bas, la bagasse elle-même étant un déchet, et c'est la partie fibreuse qui est en général appréciée, par exemple pour la fabrication du papier. En général, un broyage à sec dans un broyeur à marteaux constitue un moyen commode pour diviser la bagasse ou autre matière, de manière à pouvoir facilement la défibrer. La matière défibrée est très poreuse et elle a une masse volumique apparente très faible, par exemple 3 d'environ 0,085 g/cm , alors que la masse volumique appa- rente de la sciure de bois est d'environ 0,2 g/cm3. Dans l'exécution de la présente invention, il s'est avéré qu'une telle matière constitue un isolant thermique très efficace et qu'elle permet la production d'articles légers, ayant 3 par exemple une masse volumique inférieure à 0,7 g/cm, et qui ont'd'excellentes propriétés isolantes. On pense que ses bonnes propriétés isolantes sont liées non seulement à la grande porosité de la bagasse ou autre matière défibrée mais aussi à la dimension des pores qui est généralement petite. La matière réfractaire en grains peut être l'une des matières qui sont ordinairement employées dans des produits du type général considéré ici, et lton peut utiliser des mélanges de deux de ces matières ou plus0 Cette matière réfractaire sera de préférence du sable, de la silice, du quartz, de la chamotte (grog), de lDolivine, de la sillimanite, de la magnésie, de la chaux, de la dolomite calcinée, de l'argile, du zircon, de la chromite, de l'alumine ou un alumino-silicate La matière réfractaire sera de préférence une poudre ou une matière granulaire, qui aura avantageusement une dimension moyenne de grain pouvant aller jusqu'd 0,3 mm, mais elle pourra être aussi en partie ou en totalité une matière fibreuse, par exemple des fibres d'un aluminosilicate.On peut également ajouter des fibres minérales ayant une nature réfractaire limitée, par exemple une laine de verre ou de laitier. La matière réfractaire peut encore être en partie ou en totalité une matière légère, par exemple de la perlite expansée ou des balles ou enveloppes de riz calcinées En plus de la bagasse défibrée en particules ou autre matière semblable, le produit peut contenir d'autres charges organiques, qui peuvent être des charges fibreuses par exemple fibres de papier ou patte de bois, ou bien une charge granulaire comme la sciure de bois. Le liant peut être un liant organique comme l'amidon, une résine telle qu'une résine urde-formal- déhyde ou phénol-formaldéhyde, ou bien un liant minéral, par exemple de la bentonite ou un silicate comme le silicate de sodium, et l'on peut employer un mélange de plusieurs liants, Le liant choisi doit être compatible avec les autres constituants de l'article, et c'est ainsi par exemple qu'il ne faut pas utiliser comme liant une résine devant être durcie avec un acide si la matière réfractaire est une matière basique comme la magnésie. Les articles du type général considéré ici sont en général obtenus par filtration d'une bouillie ou suspension aqueuse dans des moules perméables car, bien que cela ait des inconvénients, d'autres techniques ne sont pas possibles.Xais la technique de la suspension ou bouillie n'est pas appliquée pour l'exécution de cette invention, et les présents articles peuvent être obtenus par mélange des ingrédients comprenant un liant qui fait prise à des températures basses,par exemple à la température ordinaire, puis on donne au mélange la forme voulue et on provoque sa prise ou on le laisse faire prise.Si l'on emploie un liant résineux, on peut provoquer sa prise à la température ordinaire au moyen d'un catalyseur, en général un catalyseur acide, tandis que si l'on choisit du silicate de sodium comme liant, on peut le faire prendre avec du dioxyde de carbone On peut encore utiliser des liants qui peuvent faire prise par chauffage à une température assez basse Jusqu'à ce que le liant ait fait prise, le mélange est de préférence maintenu sous pression. Pour donner plus facilement au mélange la forme voulue et/ou pour abaisser la densité de l'article final, on peut faire mousser le liquide qu'il contient pour faciliter un bon remplissage de la matrice ou moule, et, si la mousse formée ne s'est pas affaissée avant que le liant ait fait prise, cela donne un produit ayant une structure partiellement moussée, et par conséquent une densité moindre. Les proportions des divers ingrédients peuvent etre très variables, la bagasse ou autre matière défibrée pouvant constituer par exemple jusqutà 50% du poids, par exemple I à 30% et de préférence au moins 5%, la matière réfractaire par exemple 50 à 90% du poids et le liant là 20%, par exemple 3 à 10%. Pour des matières données, le choix de proportions particulières permet de régler la résistance mécanique, ainsi que les propriétés thermo-isolantes et autres caractéristiques des articles, D'une manière caractéristique représentative, l'article pourra comprendre 10% du liant, 20% de bagasse et 70% de la matière réfractaire en grains. Des matières à réaction exothermique peuvent être ajoutées aux ingrédients des articles, ces matières comprenant de préférence un métal qui s'oxyde facilement tel que l'aluminium, le magnésium ou leurs alliages à l'état divisé, avec un agent oxydant solide, tels que par exemple de l'oxyde de fer et/ou de manganèse ou un nitrate d'un métal, également à l'état divisé Si l'on ajoute de l'aluminium, il est préférable d'ajouter aussi un fluorure minéral, par exemple de la cryolithe. Les présents articles peuvent être sous forme de manchons pour recouvrir des têtes ou rehausses de lingotières ou des trous de coulée de moules, de rondelles de placement à la base d'une rehausse de coulée de lingotitre, ou bien, de préférence, sous forme de plaques ou dalles, en particulier pour recouvrir des têtes ou rehausses de moules à lingots d'acier. Les récipients métallurgiques qui sont équipés d'articles conformes à la présente invention font également partie de celle-ci, de même que l'emploi de ces récipients. L'invention sera maintenant illustrée par l'exemple qui suit. EXEMPLE On utilise les ingrédients suivants - Farine de silice 68 % en poids - Bagasse défibrée 15,2 % - Résine (ré sol) phénol formaldéhyde 8,4 o/O " - Acide p-toluène-sulfonique aqueux à 65% en poids 4,2 % - Méthanol 4,2 % Les ingrédients solides sont d'abord intimement mélangés, les ingrédients liquides sont également mélangés entre-eux, puis le mélange liquide est ajouté au mélange solide et on mélange bien le tout. Ire mélange ainsi obtenu est versé dans une 2 matrice et on lui applique une pression de 13,5 kg/cm20 Lorsque la résine a fait prise, le mélange, sous la forme d'une plaque, est retiré de la matrice. La plaque ainsi formée a un aspect lisse 3 et régulier, une masse volumique de 0,68 g/cm et un module 2 de rupture de 24 kg/cm En essayant cette plaque en contact avec de l'acier fondu, on observe qu'elle émet peu de fumées, qu'elle résiste bien à la pénétration par l'acier et qu'elle est facile à séparer de l'acier lorsque celui-ci est solidifié. En modifiant le rapport de la farine de silice à la bagasse défibrée ou bien la pression, ou les deux à la fois, on peut fabriquer des plaques semblables mais ayant une masse volumique différente. REVENDICATIONS 1.- Article thermo-isolant réfractaire moulé, pour l'emploi dans un récipient métallurgique, comprenant une matière réfractaire en grains et un liant, article caractérisé en ce qu'il contient aussi de la bagasse ou une autre matière semblable défibrée, en particules. 2.- Article selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend 50 à 90% en poids de la matière réfractaire en grains1 5 à 30% en poids de bagasse ou autre matière défibrée et 3 à 10% en poids du liant. 3.- Procédé de fabrication d'un article selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on forme un mélange de la matière réfractaire, de la bagasse ou autre matière défibrée et du liant, on met le mélange dans une matrice ou moule où on le soumet à une pression, et on provoque la prise du liant ou on laisse celui-ci faire prise. 4.- Article selon la revendication 1 ou 2, obtenu par le procédé selon la revendication 3. 5.- Lingotière ayant, à sa t8te ou dans une rehausse de coulée à sa tête, un revêtement comprenant un ou plusieurs articles selon la revendication 1 ou 2. 6.- Procédé de production de lingots d'acier consistant à verser l'acier en fusion dans une lingotière selon la revendication 5.