Brevet FR2495187A1 — publié le 19820604

PROCEDE DE REALISATION DE FONDS DE RECIPIENTS METALLURGIQUES La présente invention concerne la réalisation de fonds de récipients métallurgiques, notamment de fonds de convertisseurs d'affinage de la fonte. Certains procédés d'affinage de bains de métal, en particulier de fonte liquide, consistent à associer, à un soufflage d'oxygène par le haut du récipient métallurgique, une insufflation d'un gaz par le fond du réci- pient de façon à obtenir un brassage du bain de métal en fusion pendant et/ou après le soufflage d'oxygène. Un tel procédé est décrit notamment dans le brevet français n0 2.322.202 au nom du demandeur. Le gaz, introduit par le fond, est généralement un gaz inerte tel que l'azote ou l'argon. Son introduction s'effectue par l'intermédiaire d'éléments perméables réfrac- taires disposés dans le fond du récipient. Dans ce cas, le fond du récipient métallurgique est constitué de la façon suivante: il comporte, successivement, sur une plaque de base métal- lique, au moins une couche en un matériau réfractaire, une première couche de briques réfractaires, dite "couche de sécurité", puis une deuxième couche de briques réfractaires, dite "couche d'usure", dans laquelle sont incorpo- rés à certains emplacements les éléments perméables réfractaires. Les éléments perméables réfractaires sont des éléments tels que ceux décrits dans les demandes de brevet français n0 79/10.445 du 25 avril 1979 et n0 80/02.905 du 8 février 1980 au nom du demandeur, par exemple. Ils sont constitués généralement par un assemblage ordonné et jointif de pla- ques.réfractaires non poreuses, juxtaposées sans joint matériel d'étanchéité entre elles; le serrage et la cohésion de ces plaques est assuré par fret- tage, au moyen d'une enveloppe métallique; une plaque de fermeture complète l'enveloppe métallique de façon à assurer l'étanchéité de chaque élément vis-à-vis de l'extérieur du récipient; une conduite d'amenée du gaz est fixée de façon étanche sur cette plaque de fermeture et débouche dans un canal de répartition du gaz ménagé à l'intérieur de l'assemblage de pla- ques réfractaires constituant l'élément perméable. Or, on constate que, lors de la mise en oeuvre du procédé rappelé ci- dessus, certains des éléments perméables se dégradent rapidement et doivent être remplacés. Le but de la présente invention est justement de fournir un procédé de réalisation de fonds de récipient métallurgiques du type rappelé ci-dessus permettant d'éviter cette dégradation des éléments perméables réfractaires. 39 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réalisation du 2 2495187 fond d'un récipient métallurgique selon lequel, après avoir construit la plaque de base métallique, la couche réfractaire et la première couche de briques réfractaires de façon classique, on dispose tout d'abord les éléments perméables réfractaires sur la première couche de briques réfrac- taires aux emplacements prévus à cet effet, on juxtapose ensuite auteur de chacun des éléments perméables réfractaires des briques qui sont choisies en un matériau se dilatant à la température, puis on termine la construction de la couche de la façon habituelle. De préférence, les briques en un matériau se dilatant à la température sont des briques en magnésie à liaison céramique imprégnées de goudron. Comme on le comprend, le demandeur a étudié les causes de la dégrada- tion des élements perméables réfractaires. Il a observé que cette dégrada- tion provenait d'une infiltration de métal liquide entre l'enveloppe métal- lique latérale et l'assemblage de plaques réfractaires constituant l'élément perméable et que cette infiltration était due à un gonflement de l'enveloppe métallique lors du soufflage de gaz par le fond. Pour faciliter la compréhension, on a représenté schématiquement, sur la figure 1 jointe, une coupe verticale partielle du fond d'un récipient métallurgique. Le fond réprésenté est un fond sphérique. Sur la figure 1, on voit la plaque de base métallique 1, sur laquelle est déposée une couche 2 en un matériau réfractaire, puis la première couche 3 de briques réfractaires dites "briques de sécurité", et enfin la deuxième couche 4 de briques réfractaires dites "briques d'usure". Certaines briques de cette couche 4 sont remplacées par des éléments perméables 5 du type décrit précédemment. Ces éléments 5 sont constitués par l'assemblage 6 de plaques réfractaires maintenu latéralement par l'enveloppe métallique 7. Une plaque de fermeture 8 complète l'enveloppe 7. Les conduits 9 d'amenée du gaz traversent la plaque] et les couches 2 et 3 par des orifices, ménagés à cet effet, et débouchent dans les plaques de fermeture 8. L'étan- chéité entre les conduits 9 et les briques de sécurité de la couche 3 est assurée, soit par de la poudre de magnésie fine, soit par un cordon d'amian- te, de façon à éviter un risque de perçée du fond du récipient par passage de métal liquide à cet endroit. Ces conduits 9 sont reliés de façon étan- che, par l'intermédiaire de plaques de base 10, à des conduits Il connectés à une nourrice 12 placée ou non sur le convertisseur, alimentée par une source de gaz sous pression symbolisée en 13. Lors du soufflage de gaz par le conduit 9, la t8le constituant l'enve- loppe 7 gonfle: il se crée un espace entre l'assemblage 6 et l'enveloppe 7 39 par lequel peut éventuellement passer du métal liquide. 3 2495187 Compte tenu de ces observations, le demandeur a découvert que ce gonflement de l'enveloppe 7 était dû au mode actuel de construction de la couche 4. En effet, à l'heure actuelle, le montage des éléments perméables 5 -5 dans la couche 4 s'effectue de la façon suivante. On forme préalablement les couches 2 et 3 sur la plaque 1 et on ménage les orifices nécessaires pour laisser passer les conduites 9 aux emplace- ments prévus pour disposer ultérieurement les éléments perméables réfractaires. On rappelle à toutes fins utiles que les éléments perméables ne doivent pas se trouver trop près de la zone d'impact du jet d'oxygène, ni trop près de la paroi latérale du récipient. On répartit donc, généralement, les éléments perméables sur une couronne intermédiaire de la surface du fond du récipient. Pour plus de clarté, on a représenté schématiquement sur la figure 2 jointe, une vue de dessus du fond d'un récipient métallurgique. Sur la figure 2, on voit les éléments perméables 5, répartis sur une couronne 14 située à peu près à mi-distance, d'une part de la zone d'impact 15 du jet d'oxygène, d'autre part de la paroi 16 du récipient. Actuellement, pour construire la couche 4, on trace sur la couche 3 deux allées centrales perpendiculaires (repères 17 de la figure 2) corres- pondant à deux diamètres orthogonaux du fond du récipient. On forme une première rangée de briques réfractaires le long d'une demi-allée centrale en partant du centre (repère 18 de la figure 2) et en allant vers l'extérieur jusqu'à la paroi 16, puis une deuxième rangée de briques en repartant vers le centre, etc...; on remplit ainsi la demi-allée de briques en plaçant un élément perméable réfractaire à chaque emplacement prévu. On procède de la même façon pour les quatre demi-allées centrales. Puis, on remplit les quatre quarts de cercle restants (repère 19 de la figure 2). Bien que les dimensions des éléments perméables soient en principe identiques à celles des briques réfractaires, il arrive souvent que l'on soit obligé d'usiner certaines des briques adjacentes à l'élément perméable et de placer des joints d'étanchéité, par exemple en magnésie damée. Or, les études du demandeur l'ont amené à constater que c'est précisé- ment aux endroits o l'on a été obligé de placer de tels joints d'étanchéité que se produit la dégradation de l'élément perméable; en effet, ces joints d'étanchéité qui sont déformables n'empêchent pas la t8le, constituant l'enveloppe de l'élement, de gonfler. Compte tenu de ces considérations, le demandeur a mis au point un nouveau procédé de construction de la couche 4 qui consiste essentiellement 39 à placer en premier les éléments perméables réfractaires et à entourer 4 2495 187 chacun d'entre eux par des briques qui sont en un matériau se dilatant à la température. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite en se référant à la figure 3 jointe. Sur cette figure 3, on a représenté schématiquement une vue de dessus de la couche 4 en cours de construction selon le procédé de l'invention. La réalisation de la couche 4, conformément à l'invention, s'effectue de la façon suivante. Après avoir préalablement traçé sur la couche 3 les deux allées centra- les 17, on dispose les éléments perméables réfractaires 5 aux emplacements prévus. On entoure ensuite chaque élément 5 de briques 20 en magnésie à liaison céramique imprégnées de goudron. Puis, on termine la construction de la couche 4 avec des briques réfractaires 21 de type habituel. Ainsi, au cours de l'affinage de bains de métal dans le récipient, les briques 20 se dilatent au chauffage et constituent une sorte d'étau enser- rant étroitement l'élément perméable 5; elles bloquent donc l'extension de la tôle constituant l'enveloppe de l'élément 5. Ces briques 20 présentent, de plus, l'avantage de résister à l'écrasement et d'empêcher l'érosion au voisinage de l'élément 5. Si l'on est obligé de placer à un moment quelconque un joint d'étan- chéité entre deux briques, on le place alors de façon à ce qu'il soit le plus éloigné possible des éléments perméables. L'exemple de réalisation décrit ci-dessus se rapporte à la construction du fond d'un convertisseur d'affinage de la fonte, d'une capacité d'environ 300 tonnes, qui doit comporter 12 éléments perméables réfractaires. On signale à ce sujet que, dans ce cas, selon un mode de réalisation préféré, on place les huit éléments des allées 17 avant les quatre éléments des quarts de cercle 19. Mais, bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la réalisation de fonds de convertisseurs ayant ces caractéristiques et peut s'appliquer à la construction de fonds d'autres convertisseurs et, de façon plus générale, de tout récipient métallurgique. D'autre part, le procédé décrit peut présenter de nombreuses variantes sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, notamment en ce qui concerne la nature du matériau constituant les briques entourant chaque élément perméable, l'essentiel étant que ce soit un matériau se dilatant à la température, et en ce qui concerne la structure des éléments perméables et leur répartition dans le fond du récipient. REVENDICATIONS 1 - Procédé de réalisation du fond d'un récipient métallurgique du type de ceux qui comportent successivement, sur une plaque de base métalli- que, au moins une couche en un matériau réfractaire, une première couche de briques réfractaires, puis une deuxièmè couche de briques réfractaires dans laquelle sont incorporés, à certains emplacements, des éléments perméables réfractaires destinés à permettre l'insufflation par le fond d'un gaz dans le récipient métallurgique, caractérisé en ce que l'on dispose tout d'abord les éléments perméables réfractaires sur la première couche de briques réfractaires aux emplacements prévus à cet effet, on juxtapose ensuite autour de chacun des éléments perméables réfractaires des briques qui sont choisies en un matériau se dilatant à la température, puis on termine la construction de la couche de la façon habituelle. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les briques en un matériau se dilatant à la température sont des briques en magnésie à liaison céramique. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les briques en magnésie à liaison céramique sont imprégnées de goudron. 4 - Fond d'un récipient métallurgique tel que réalisé par le procédé selon l'une des revendications 1 à 3. - Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 3 à la réalisation du fond d'un convertisseur d'affinage de la fonte. 104 S.. . 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