Brevet FR2496696A1 — publié le 19820625

La présente invention est une composition pulvéru- lente et épurante, destinée à être répandue sur la surface du métal liquide contenu dans un récipient métallurgique et en particulier dans un répartiteur de coulée continue. L'acier liquide qui est déversé dans un répartiteur de coulée continue renferme des oxydes dus à l'oxydation directe de l'acier par contact avec l'air libre ou à l'oxy- dation d'éléments métalliques ou métalloldiques autres que le fer introduits volontairement ou non dans l'acier. Ces oxydes sont généralement constitués par Fe203, FeO, SiO et A1203. Ces oxydes sont nuisibles car ils altèrent les carac- téristiques mécaniques de l'acier obtenu. Dans le cas de la coulée continue, l'acier liquide qui est introduit dans un répartiteur de coulée continue, est souvent "calmé" par ajout d'une quantité plus ou moins importante d'aluminium. Cet aluminium se transforme en alu- mine (A1203). Cet oxyde forme au sein du métal des inclu- sions localisées, très dures, particulièrement néfastes à l'égard des propriétés mécaniques de l'acier. Ainsi, lors- que de telles inclusions sont décelées, par exemple par rayons X, dans une pièce moulée en acier, cette dernière est immédiatement mise au rebut. Pour éviter la formation de telles inclusions d'oxy- des, on prend actuellement un certain nombre de précautions en vue d'éviter l'oxydation de l'acier liquide au contact de l'air libre. Ainsi, on protège le jet de métal provenant de la poche de coulée par un tube de coulée disposé entre la busette de la poche de coulée et le répartiteur de cou- lée continue situé sous cette dernière. Cette précaution n'est cependant pas suffisante étant donné la facilité avec laquelle certains éléments se transforment en oxydes aux tem ratures mises en jeu lors de la coulée. Par ailleurs, il est également usuel de protéger la surface libre de l'acier liquide contenu dans le répartiteur de coulée en répandant sur cette surface une poudre de 249tu96 couverture ou en recouvrant cette surface par des plaques thermiquement isolantes et réfractaires. En tant que poudre de couverture, on utilise soit de la cendre de balle de riz, soit de la suie de centrales thermiques additionnée d'oxydes alcalins ou de carbonates tels que du carbonate de sodium en tant que fondant pour diminuer le point de fusion de la silice contenue dans cette suie. La cendre de balle de riz présente un important pou- voir d'isolation thermique, du fait de la structure parti- culière des particules de silice dont elle est constituée, mais elle ne permet nullement d'éviter la formation d'inclu- sions d'oxydes et notamment de silice ou d'alumine au sein du métal. Les suies de centrales thermiques sont également inefficaces, et de plus ne présentent qu'un très faible pou- voir d'isolation thermique. En outre, ces suies engendrent lors de leur utilisation une poussière abondante et pollu- ante. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des poudres de couverture précitées en créant une composition qui présente à la fois un excellent pouvoir isolant thermique et qui permette simultanément de résoudre efficacement le problème des inclusions d'oxydes au sein du métal liquide qui est déversé dans un récipient métallurgique. La composition, objet de la présente invention, des- tinée à être répandue sur la surface du métal liquide contenu dans un récipient métallurgique, renferme de la cendre de balle de riz. Suivant l'invention, cette composition est caracté- risée en ce qu'elle renferme en outre de la magnésie et/ou de la chaux en une proportion telle que le rapport des con- centrations de la magnésie et/ou de la chaux sur la silice contenue dans la composition soit sensiblement compris entre 0,9 et 1,7. L'expérience a montré de façon surprenante que lors- qu'une telle composition était répandue sur la surface li- bre du métal liquide déversé dans un récipient métallurgi- que, il était possible de limiter considérablement la for- mation d'inclusions d'oxydes, au sein du métal obtenu. Sans que l'invention soit liée à cette explication, il semblerait que la composition conforme à l'invention, du fait que sa teneur particulière en magnésie et/ou en chaux par rapport à la silice soit capable d'absorber les oxydes contenus dans le métal. De préférence, la composition est la suivante Centre de balle de riz 40 à 60 % en poids Magnésie et/ou chaux: 60 à 40 % en poids MgO + CaO le rapport des concentrations pondérales répon- dant à la condition précitée. Sio2 Une telle composition qui présente une proportion appréciable de cendre de balle de riz possède également un important pouvoir d'isolation thermique. Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la com- position répond aux conditions suivantes Cendre de balle de riz 50 % en poids Magnésie st/ou chaux: 50 % en poids le rapport des concentrations MgO + CaO étant égal à 1,25. La magnésie et/ou la chaux peuvent être ajoutées à la composition sous forme de magnésie et/ou chaux pures ou sou-s forme de combinaison telle que le chrome-magnésie, la dolomie ou autre composé magnésien et/ou calcique, pourvu que la quantité de MgO et/ou CaO contenue dans la composi- tion réponde aux conditions spécifiées plus haut. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. La cendre de balle de riz déjà utilisée comme poudre de couverture pour l'acier liquide contenu dans un réparti- teur de coulée continue et provenant d'une poche de coulée, renferme de fines particules hémisphériques de silice qui confèrent à cette cendre un excellent pouvoir d'isolation thermique. Ces particules de silice renferment une teneur en carbone résiduel qui varie entre 5 et 30 % en poids en- viron. Ce carbone résiduel confère à la cendre d'excellen- tes propriétés réfractaires. Le fait d'ajouter à cette cendre, une proportion de magnésie et/ou de chaux telle que le rapport des concentra- tions pondérales soit compris entre 0,9 et 1,7 n'affecte pratiquement pas le puvoir isolant thermique de la composi- tion. Lorsqu'une telle composition est répandue sur l'a- cier liquide contenu dans un répartiteur de coulée continue, on constate que l'acier obtenu en fin de coulée présente une teneur en inclusions d'oxydes telles que A1203, SiO2, Fe203, FeO etc., nettement plus faible que dans le cas ou on uti- lise la cendre de riz seule ou lorsque le rapport Ego + CaO ne répond pas aux valeurs précitées. SiO2 Ce résultat peut s'expliquer par le fait que l'ajout de magnésie et/ou de chaux confère à la composition des pro- priétés basiques telles que des oxydes amphotères, comme l'alumine et les oxydes de fer, ou les oxydes acides tels que SiO2 sont absorbés chimiquement par la composition, dès qu'ils viennent en contact avec cette dernière. Ce contact des oxydes avec la composition conforme à l'invention, ré- pandue à la surface de l'acier liquide est favorisé par les courants de convexion intenses engendrés dans le répartiteur lors de la coulée. Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la com- position épurante renferme: 50 % en poids de cendre de balle de riz; et % en poids de magnésie et/ou de chaux, le rapport MgO + CaO étant égal à 1,25. SiO2 Le rapport précité des concentrations de MgO + CaO est obtenu lorsque la cendre de balle de riz renferme une proportion de SiO2 de l'ordre de 70 à 75 % en poids. Dans ce dernier cas, la cendre de riz est non seule- ment très isolante, mais également très réfractaire du fait de sa teneur appréciable en carbone résiduel. D'excellents résultats sont néanmoins obtenus lors- que la composition renferme 40 à 60 % en poids de cendre de balle de riz et 60 à 40 % de magnésie et/ou de chaux, la cendre de balle de riz utilisée présentant une proportion de SiO2 inférieure à 85 % en poids. Dans ce cas, la cendre renferme une forte proportion de carbone résiduel occlus et a de ce fait, un pouvoir ré- fractaire suffisant. En effet, si la cendre de balle de riz est trop pauvre en carbone résiduel, la composition risque d'être insuffisamment réfractaire et d'avoir en présence de la magnésie un point de fusion trop faible avec pour consé- quence des risques de pollution du métal par de la silice et de la magnésie ou de la chaux. Lorsque les conditions précitées sont réalisées non seulement la composition conforme à l'invention absorbe effi cacement les oxydes dangereux inclus dans l'acier liquide, mais elle protège également ce dernier contre tout risque de réoxydation et assure en même temps une excellente isolation thermique de ce métal durant son séjour dans le répartiteur de coulée continue. Par ailleurs, il est avantageux que la granulométrie de la cendre de balle de riz et de la magnésie et/ou la chai soit telle que leur indice de finesse selon la norme ASTM soit inférieur à 170, et de préférence inférieur à 160. Dans ces conditions, les particules de la composition pré- sentent la finesse optimale. En effet, les particules sont ainsi suffisamment fines pour former à la surface du métal liquide une couche continue assurant une protection thermi- que et particulièrement efficace contre la réoxydation. De plus, lorsque la condition de finesse précitée est remplie, les particules de silice de la cendre de balle de riz et de magnésie peuvent fritter au contact de l'acier liquide en formant ainsi sur la surface de ce dernier, une couche con- tinue et sensiblement hermétique à l'air. La protection thermique et contre la réoxydation est ainsi renforcée. La magnésie et/ou la chaux peut être incorporée à la composition à l'état de produit sensiblement pur (à 97 % environ), ou à l'état de combinaison de magnésie et/ou de chaux telle que le chrome-magnésie, l'essentiel étant que la teneur en magnésie et/ou de chaux de la composition sa- tisfasse à la condition précitée. Le chrome-magnésie présente l'avantage d'être moins onéreux que la magnésie pure par exemple. De plus, le fait d'apporter du chrome à la composition permet d'assurer une certaine filtration des rayons infrarouges issus du métal liquide, ce qui est un avantage. Dans le cas notamment o la cendre de balle de riz est relativement pauvre en carbone résiduel, (moins de 10 % en poids environ), il est avantageux d'ajouter à la composi- tion jusqu'à 35 % en poids d'une matière carbonée, telle que de la sciure de bois, du graphite pulvérulent ou autre matière solide à forte teneur en carbone. Cet ajout de ma- tière carbonée permet ainsi d'améliorer le caractère réfrac- taire de la cendre de balle de riz pauvre en carbone rési- duel. La composition conforme à l'invention qui renferme de la magnésie et/ou de la chaux est compatible avec les ma- tériaux usuels qui constituent les revêtements réfractaires permanents des répartiteurs de coulée continue. Pour éviter tout risque d'attaque chimique par la magnésie et/ou la chaux, il est préférable toutefois que ces revêtements soient eux-mêmes basiques, c'est-à-dire renferment de la magnésie ou dolomie. Il en est de même pour les tubes de coulée destinés à plonger dans l'acier liquide contenu dans le répartiteur de coulée continue. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications, sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la composition conforme à l'invention peut être utilisée pour d'autres récipients métallurgiques que les répartiteurs de coulée continue. De plus, l'invention n'est pas limitée non plus au cas de l'acier liquide et peut s'appliquer à tous les métaux ou alliages liquides, susceptibles de s'oxyder à l'air ou de renfermer des oxydes nuisibles tels que l'alumine et la silice. On peut encore introduire du MgO et/ou du Cao dans la composition au moyen des composés suivants, donnés à titre d'exemples non limitatifs: 1) Olivine (Mg Fe2 SiO4): ce composé est basique c'est-à-dire que sa teneur en MgO est supérieure à sa teneur en SiO2 acide. 2) Magnésite ou giobertite ou carbonate de magnésie (MgCO3): ce composé se décompose à la chaleur en MgO. 3) Pyroxène: dioxyde de Ca, Mg, Si: ce composé permet d'introduire dans la composition un mélange de MgO et de CaO. 4) Aragonite ou calcite: CaCO3: ce composé se décompose à la chaleur en CaO. ) Dolomie: CaMg (CO3)2. D'autres composés peuvent encore être utilisés, pourvu que ceux-ci soient basiques c'est-à-dire que la te- neur en MgO et/ou CaO soit prépondérante par rapport aux autres éléments de la combinaison chimique. R E V E N D I C A T I O N S 1. Composition pulvérulente et épurante, destinée à être répandue sur la surface du métal liquide contenu dans un récipient métallurgique, cette composition renfer- mant de la cendre de balle de riz, caractérisée en ce- qu'elle renferme en outre de la magnésie et/ou de la chaux en une proportion telle que le rapport des concentrations pondérales de la magnésie et/ou de la chaux sur la silice contenue dans la composition soit sensiblement compris entre 0,9 et 1,7. 2. Composition conforme à la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle renferme: 40 à 60 % en poids de cen- dre de balle de riz et 60 à 40 % en poids de magnésie et/ou de chaux. 3. Composition conforme à l'une quelconque des re- vendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle renferme: % en poids de cendre de balle de riz et 50 % en poids de magnésie et/ou de chaux, le rapport des concentrations pon- dérales MgO + CaO étant sensiblement égal à 1,25. Sio2 4. Composition conforme à l'une quelconque des re- vendications l à 3, caractérisée en ce que la magnésie et/ou la chaux sont ajoutées à la composition sous forme de pro- duits purs. 5. Composition conforme à la revendication 1, carac- térisée en ce que la magnésie et/ou la chaux sont ajoutées à la composition en partie ou en totalité sous forme de com- posés renfermant de la magnésie et/ou de la chaux en tant que produits principaux en combinaison chimique avec d'autres éléments. 6. Composition conforme à l'une quelconque des re- vendications l à 3, caractérisée en ce que la magnésie est ajoutée à la composition en partie ou en totalité sous forme de chrome-magnésie. 7. Composition conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la cendre de balle de riz a une teneur en silice inférieure à 85 % en poids. 9. Composition conforme à la revendication 8, carac térisée en ce que la cendre de balle de riz a une teneur ex silice comprise entre 70 et 75 % en poids. 10. Composition conforme à la revendication 1, carac térisée en ce que la composition renferme en outre jusqu'à % en poids d'une matière carbonée.