Brevet FR2583411A1 — publié le 19861219

L'invention est relative à une composition réfractaire, un procédé de mise en oeuvre de la composition réfractaire et une installation de mise en oeuvre dudit procédé. Elle trouvera notamment son application dans l'industrie sidérurgique pour garnir les ' parois d'un répartiteur de coulée destiné à recevoir le métal en fusion d'une poche et à le distribuer dans des lingotières. Dans l'industrie sidérurgique, on connaît l'utilisation des répartiteurs de coulée qui permettent de recevoir l'acier en fusion provenant d'une poche et de le distribuer sur les lingotières des- machines de coulée. A cet égard, le répartiteur de coulée est muni à sa base de plusieurs orifices débouchant sur les lingotières. De la sorte, le métal en fusion issu de la poche est distribué dans les différentes lingotières par l'intermédiaire du répartiteur de coulée. Il faut souligner que le répartiteur de coulée est exposé directement à l'acier en fusion dont la température peut avoisiner 16000C. Outre l'action de la température, le distributeur est également soumis à l'effort mécanique engendré par la coulée de l'acier. Cénéralement, le répartiteur de coulée comprend une ossature en briques réfractaires ou béton et la partie intérieure du répartiteur est garnie d'un revêtement d'usure. Le rôle du revêtement d'usure est de former un écran pour le répartiteur dont la longévité est ainsi assurée. Actuellement, deux types de revêtement d'usure sont utilisés. Le premier type à base de produit humide est appliqué dans la partie interne du répartiteur. La mise en place du produit s'effectue par moulage généralement à l'aide d'une presse à vis qui sert à l'injection du produit dans le moule. L'avantage qu'offre cette solution est de pouvoir effectuer l'opéråtion de moulage sur place. Par contre, un grave inconvénient de cette technique est la présence d'hydrogène dans le produit humidifié ce qui nuit à la qualité de l'acier. - La seconde technique, utilisée actuellement, consiste à garnir les parois intérieures du répartiteur à l'aide de plaques réfractaires préformées. Un joint est disposé au niveau des chants des différentes plaques pour assurer une parfaite étanchéité et une bonne continuité de la garniture réfractaire intérieure. Les plaques réfractaires sont fabriquées à plat dans des-mouIes selon des techniques connues. L'inconvénient de cette technique est précisément qu'il est nécessaire de fabriquer spécialement des plaques aux dimensions du répartiteur à garnir avec mise en place de joints, d'où un coût de revient élevé. Le but principal de la présente invention est de présenter une composition réfractaire qui pourra être utilisée pour garnir les parois d'un répartiteur de coulée. La paroi réfractaire d'usure qui peut être obtenue par utilisation de la présente invention présente une grande résistance et est susceptible de résister au passage de plusieurs centaines de tonnes d'acier. Par ailleurs, le composition réfractaire présente une excellente tenue en température qui lui permet de supporter des aciers en fusion, dont la température est supérieure à 16000C. Ces caractéristiques techniques élevées peuvent être obtenues avec une mise en oeuvre simple effectuée sur le site sans utilisation d'installation complémentaire importante. Le coût de la mise en oeuvre est particulièrement bas, ce qui permet de parfaitement justifier, sur le plan économique, l'emploi de la composition de la présente invention. L'hydrogène rencontrée dans les produits humides, néfaste pour les aciers, est totalement supprimée dans la présente invention. Un autre but de la présente invention est de présenter un procédé de mise en oeuvre de la composition réfractaire qui offre les avantages d'une grande simplicité de mise en oeuvre et une excellente efficacité sur le plan bouclier thermique de protection du répartiteur. Le procédé de la présente invention permet d'appliquer la garniture réfractaire sur l'ensemble de la paroi intérieure du répartiteur sans qu'il soit nécessaire de procéder à la mise en place de joints complémentaires d'étanchéité, ce qui permet d'assurer une parfaite continuité du revêtement de protection. Un autre but de la présente invention est de présenter une installation de mise en oeuvre du procédé qui permet de faciliter la mise en place de la composition réfractaire sur les parois du répartiteur. Selon l'invention, la composition réfractaire peut être réalisée dans une unité spécialisée et distribuée en différents points d'utilisation selon les besoins. D'autres buts et avantages de la présente invention apparattront au cours de la description suivante qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. La composition réfractaire, qui trouvera notamment son application pour garnir les parois d'un répartiteur de coulée destiné à receyoir le métal en fusion d'une poche et à le distribuer dans des lingotières est caractérisée par le fait qu'elle comprend - un minerai réfractaire, - un liant organique, - un liant chimique. Le procédé de recouvrement à l'aide d'une garniture réfractaire d'un répartiteur est caractérisé en ce que - on graisse la paroi du noyau complémentaire au volume intérieur du répartiteur, - on dispose le noyau dans le volume intérieur du répartiteur en laissant un interstice entre le répartiteur et le noyau, - on place des injecteurs entre le répartiteur et le noyau, - on positionne des filtres entre le noyau et le répartiteur, - on injecte par soufflage la composition réfractaire entre le noyau et le répartiteur, - on chauffe le répartiteur jusqu'à polymérisation du liant organique, - on laisse refroidir, - on retire le noyau. L'installation de fluidification de la composition réfractaire pour la mise en oeuvre dudit procédé est caractérisée par le fait qu'elle comprend un réservoir renfermant sous forme pulvérulente la composition réfractaire à injecter, dont le double fond est formé d'une plaque ajourée à travers laquelle est soufflé l'air de fluidification et qui comprend des orifices latéraux d'évacuation de la poudre ainsi qu'un conduit supérieur par lequel est introduit l'air de transport. L'invention sera mieux comprise à la lecture-de la description suivante accompagnée de dessins en annexe, parmi lesquels - la figure 1 illustre, en vue de perspective, un répartiteur de coulée, - la figure 2 représente, en vue de coupe transversale, un répartiteur de coulée, - la figure 3 schématise la mise en place d'une garniture réfractaire dans un répartiteur de coulée, - la figure 4 illustre une installation de fluidification d'une composition réfractaire selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention. La présente invention vise une composition réfractaire, un procédé de recouvrement d'une paroi à l'aide d'une garniture réfractaire et une installation de fluidification d'une composition réfractaire pour la mise en oeuvre dudit procédé de recouvrement. L'invention a été plus particulièrement développée pour garnir les parois d'un répartiteur de coulée destiné à recevoir le métal en fusion d'une poche de coulée et à le distribuer dans des lingotières. Néanmoins, d'autres mises en oeuvre de la présente invention pourraient parfaitement être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. La principale difficulté rencontrée dans la recherche de compositions réfractaires pour répartiteur de coulée est d'obtenir une composition qui présente, des l'origine, une bonne tenue mécanique pour adhérer sur les parois verticales du répartiteur. Jusqu' présent, la difficulté était tournée en réalisant des plaques réfractaires façonnées à plat dans un moule et qui, une fois durcies, sont mises en place contre les parois verticales du répartiteur. L'autre technique qui utilise un produit humide, ce qui donne une certaine consistance à la matière pulvérulente, n'est pas satisfaisante en raison de la présence d'hydrogène introduite dans la composition réfractaire. La figure 1 illustre un répartiteur (1) de coulée destiné à recevoir le métal en fusion d'une poche et à le distribuer dans des - lingotières à l'aide d'orifices (2) disposés dans la base du répartiteur (1). Le répartiteur est soumis directement à l'action du métal en fusion, aussi doit-on, pour lui assurer une certaine longévité, garnir sa paroi intérieure d'un revêtement d'usure (3) tel qu'indiqué sur la vue en coupe de la figure 2. Le corps (4) du répartiteur (1) est formé de matériaux réfractaires, notamment en brique ou en béton, et la garniture intérieure (3) forme un écran thermique à l'action du métal en fusion. Selon la présente invention, la composition réfractaire utilisée pour former le revêtement intérieur (3) du répartiteur comprend : un minerai réfractaire, un liant organique et un liant chimique. L'action conjuguée des trois constituants précédemment cités permet d'obtenir une composition réfractaire efficace pour les métaux en fusion dont la température est supérieure à 16000C. Par ailleurs, sans faire appel à une humidification préalable, la composition réfractaire bénéficie de la tenue mécanique nécessaire pour pouvoir être mise en place contre les parois verticales du répartiteur dès l'origine. Le minerai réfractaire préconisé est du type basique, on pourra par exemple utiliser de la magnésie, de la chromite ou de l'olivine. Ces produits présentent une bonne résistance et polluent peu l'acier. Pour d'autres applications, il peut être préférable d'utiliser un minerai réfractaire du type acide tel que l'alumine. Le liant organique est une résine polymérisable. Son rôle est de donner, une fois polymérisée, une bonne tenue mécanique à la composition réfractaire. La tenue des résines polymérisables est effective jusque 300 à 5000C, au-delà la résine se détruit. Les résines de type furanique, expoxy, phénolique ou silicone sont bien adaptées à la présente composition réfractaire. Le rôle du liant chimique est d'assurer la continuité de la tenue mécanique de la composition réfractaire au-delà de la température maximale admissible par le liant organique. I1 faut qu'en chauffant, le produit réfractaire ne s'écroule pas, aussi un relais thermique est opéré entre les résines organiques et le liant chimique. Le liant chimique est formé d'un complexe phosphatique qui présente une tenue en température allant de 300 à 13000C, ainsi que d'un fondant provoquant un eutectique qui assure la stabilisation de la masse entre 1100 et 20000C. Le fondant eutectique peut être du type Na20, K20,CaN02. Ai-nsi les différents constituants des liants organiques et chimiques permettent d'assurer une bonne tenue de la composition réfractaire sur toute la plage de température allant jusque 20000C. Pour un répartiteur de coulée mesurant six mètres de long sur un mètre de- large, la garniture réfractaire de protection fait une épaisseur comprise entre trente et quarante millimètres. Initialement, la composition réfractaire se présente à l'état pulvérulent dont la granulométrie est étagée, notamment allant d'un micron jusque trois millimètres. La teneur en poids des différents constituants de la composition réfractaire de la présente invention suit de préférence la répartition suivante - minerai réfractaire : 75 à 85 S - résine organique : 4 à 10 S - liant chimique phosphatique : 6 à 10 S - liant chimique fondant : 2 à 5 S L'application de la composition réfractaire sur les parois du répartiteur (1) est de préférence opérée selon le procédé de la présente invention décrit ci-après. La mise en place de la composition réfractaire est assurée sur le site et on utilise un noyau (5), tel qu'illustré à la figure 3, complémentaire au volume intérieur du répartiteur (1). Initialement, on enduit d'une matière démoulante la paroi du noyau (5) complémentaire afin, notamment, de la rendre non adhérente, ce qui facilitera le démoulage. Des cires possédant de telles propriétés sont connues de l'homme de l'Art. On dispose ensuite le noyau (5) dans le volume intérieur du répartiteur (1) en laissant toutefois un interstice entre le répartiteur et le noyau. Cet interstice correspond à l'espace libre qui doit être rempli par la composition réfractaire en vue d'assurer une garniture de protection à la paroi intérieure du répartiteur (1). On place des injecteurs (6) entre le répartiteur (1) et le noyau (5). Ces injecteurs sont de préférence disposés dans les angles du répartiteur (1). Il s'agit d'injecteurs à air comprimé qui servent à l'introduction de la composition pulvérulente réfractaire entre le noyau (5) et le répartiteur (1). On positionne ensuite des filtres (7) sur le dessus entre le répartiteur (1) et le noyau (5). Les filtres (7) ont pour mission de laisser passer l'air injecté qui sert au transport de la composition pulvérulente réfractaire et précisément d'arrêter le passage de ladite matière pulvérulente réfractaire. Ainsi, seul l'air injecté entre le répartiteur (1) et le noyau (5) peut s'échapper et la composition pulvérulente réfractaire reste prisonnière entre le noyau (5) et le répartiteur (1). De la sorte, l'interstice initial est très vite comblé avec la composition réfractaire de la présente invention. Ensuite, on chauffe le répartiteur jusqu'à polymérisation du liant organique. A cet effet, on peut utiliser des brûleurs positionnés au-dessus du répartiteur (1). De préférence, on chauffe l'ensemble entre 300 et 5000C pendant une heure à partir de la température de 3O00C. On peut ainsi obtenir une parfaite polymérisation de la résine. La polymérisation étant accomplie, on laisse refroidir l'ensemble puis on retire le noyau (5). Le liant organique polymérisé assure la tenue mécanique de la composition réfractaire contre les parois intérieures du répartiteur. Le répartiteur est prêt à l'emploi et peut recevoir de l'acier en fusion jusqu'à une température supérieure à 16O00C. Le procédé de mise en place du revêtement réfractaire est très rapide pourvu que l'on puisse injecter entre le noyau (5) et le répartiteur (1) la composition réfractaire sous forme pulvérulente. La figure 4 schématise, en vue de coupe, une installation de fluidification de la composition réfractaire pour la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit. Le mélange des différents constituants de la composition réfractaire est initialement réalisé dans un mélangeur puis la composition pulvérulente est introduite dans un réservoir (8). Ce réservoir (8) présente un double fond formé d'une plaque perforée (9). Cette plaque métallique perforée (9) est surmontée d'une toile de fluidification (10). Sous le double fond du réservoir (8) est introduit de l'air comprimé de fluidification par un conduit (11). En raison des perforations pratiquées dans la plaque métallique (9) et de la porosité de la toile de fluidification (10), l'air comprimé de fluidification traverse la composition réfractaire (12) pulvérulente située au-dessus de la toile de fluidification. L'air comprimé traversant la matière- pulvérulente de bas en haut assure une certaine sustentation de la poudre qui prend ainsi l'apparence d'un fluide. La composition réfractaire pulvérulente (12) est en perpétuel brassage et présente des propriétés analogues à celles du liquide. Le réservoir (8) est en outre garni d'orifices latéraux d'évacuation (13), de préférence quatre orifices reliés aux injecteurs (6). Un conduit supérieur (14) permet d'introduire de l'air comprimé dans le réservoir (8) afin de créer un courant d'air de transport de la matière pulvérulente (12) à travers les conduits latéraux d'évacuation (13). Grâce à l'installation de fluidification de la présente invention, il devient très aisé d'introduire la composition réfractaire entre le répartiteur (1) et le noyau (5) pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention. D'autres réalisations, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient également pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Composition réfractaire qui trouvera notamment son application pour garnir les parois d'un répartiteur (1) de coulée destiné à recevoir le métal en fusion d'une poche et à le distribuer dans des lingotières, c a r a c t é r i s é e par le fait qu'elle comprend : - un minerai réfractaire, - un liant organique, - un liant chimique. 2. Composition réfractaire, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait que le minerai réfractaire est de type basique tel que magnésie, chromite ou olivine. 3. Composition réfractaire, selon le revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait que le minerai réfractaire est du type acide tel que l'alumine. 4. Composition réfractaire, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait que le liant organique est une résine polymérisable du type furanique, epoxy, phénolique ou silicone. 5. Composition réfractaire, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait que le liant chimique est formé d'un complexe phosphatique et d'un fondant eutectique du type Cas02, Na20 ou K20. 6. Composition réfractaire, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait qu'elle se présente initialement à l'état pulvérulent dont la granulométrie est étagée allant d'un micron jusque trois millimètres. 7. Composition réfractaire, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait que la teneur des différents constituants est de - minerai réfractaire : 75 à 85 S - liant organique : 4 à 10 5 - liant chimique phosphatique : 6 à 10 S - liant chimique fondant : 2 à 5t 7.Procédé -de recouvrement d'une paroi à l'aide d'une garniture réfractaire pour répartiteur de coulée selon une mise en oeuvre de la composition réfractaire de la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que - on enduit d'une matière démoulante la paroi du noyau (5) complémentaire au volume intérieur du répartiteur (1), - on dispose le noyau (5) dans le volume intérieur du répartiteur (1) en laissant un interstice entre le répartiteur (1) et le noyau (5), - on place des injecteurs (6) entre le répartiteur (1) et le noyau (5), - on positionne des filtres (7) entre le noyau (5) et le répartiteur (1), - on injecte par soufflage la composition réfractaire entre le noyau (5) et le répartiteur (1), - on chauffe le répartiteur (1) jusqu a polymérisation du liant organique, - on laisse refroidir l'ensemble, - on retire le noyau (5). 8. Procédé de recouvrement d'une paroi à l'aide d'une garniture réfractaire selon la revendication 7, c a r a c t é r i s é en ce que on chauffe le répartiteur (1) entre 300 et 5000C pendant une heure à partir de 3000C. 9. Installation de fluidification de la composition réfractaire pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 7, c a r a c t é r i s é e par le fait qu'elle comprend un réservoir (8), renfermant sous forme pulvérulente la composition réfractaire (12) à injecter, dont le double fond est formé d'une plaque perforée (9) à travers laquelle est soufflé l'air de fluidification et qui comprend des orifices latéraux (13) d'évacuation de la poudre ainsi qu' un conduit supérieur (14) par lequel est introduit l'air de transport.