Brevet FR2609419A1 — publié le 19880715

Obturateur pour des trous de coulée de fond et matériau d'obturation approprié L'invention concerne un obturateur pour des trous de coulée de fond de fours électriaues, de convertisseurs et/ou de poches de coulée à base d'oxydes réfractaires pulvérulents ainsi qu'un matériau de scellement approprié. On utilise de plus en plus des fours électriques, convertisseurs et/ou poches de coulée munis de trous de coulée de fond par lesquels le métal en fusion est évacué. Une impor- tance particulière doit être accordée aux fours électriques avec coulée en encorbellement, c'est-à-dire avec un trou de coulée de fond disposé de manière excentr-que à l'extérieur de la périphérie du four proprement dite. Ce trou est recouvert à l'aide d'une plaque basculée ou glisse en dessous r aarni. a l'intérieur, d'un matériau d'obturation réfractaire pulvérulent qui forre l'obturateur proprement dit et empêche la pene- tration du rital fondu dans le canal de coulée.Au moment de ''évacuatiol, le couvercle basculé ou glissé en dessous est retire, ce qui a pour effet que l'obturateur est expulsé du trou de coulée de fond sous l'action de la pression du liquide rendnt ainsi possible ltévacuation de la cuve. jusqu'ici, les matières de remplissage utilisées pour de tels trous de coulée de fond étaient des masses basiques à base de forstérite ou de magnésite. Ces matières présentent l'inconvénient que, dans les conditions très fortement réactives du processus de fusion, elles réagissent avec le matériau de la cuve et/ou avec le métal fondu de sorte que dans environ 30 % des cas la matière de remplissage et respective ment les scories ou résidus d'oxydes issus de celle-ci restent dans le trou de coulée et empêchent l'évacuation de la cuve. Dans ce cas, il est nécessaire d'ouvrir le trou de coulée de fond à l'aide d'une lance à oxygène ou d'un outil adéquat, ce qui entraîne un risque considérable pour le personnel chargé de ce travail en raison de la faible distance disponible. C'est pourquoi il existe un grand besoin pour un obturateur pour des trous de coulée de fond des fours électriques, convertisseurs et/ou poches de coulée qui est expulsé sans problème du trou de coulée de fond au moment de la coulée et qui ne laisse pas de résidus susceptibles d'empêcher l'Eva- cuation de la cuve. En même temps, le matériau d'obturation: devrait être d'un prix avantageux. Or, il s'est avéré qu'un obturateur qui contient, au moins dans la zone en contact avec le métal en fusion, au moins 20 % en poids de zircone d'une taille des particules de 0,05 à 0,5 mm ne réagit pas avec la rasse fondue de métal qui le recouvre, de préférence avec la masse fondue de fonte brute, et libère le trou de coulpe de fond au novent de la coulée sans laisser des résidus. La présente invention a donc pour objet un obturateur pour des trous de coulée de fond de fours électriques, de convertisseurs et/ou de poches de coulée à base d'oxydes réfractaires pulvérulents qui est caractérisé en ce qu'il contient au minimum 20 % en poids de ZrO2 d'une taille de particules de 0,05 à 0,5 Wr, de préférence de 0,1 à 0,3 mm, au moins dans la zone en contact avec le métal fondu. En plus du Zoo2, l'obturateur contient de préférence jusqu'à 50 % en poids d'oxydes réfractaires peu réductibles tels que du CrO du Tio2, du Al2O et/ou du MgO et du FeO, du SiO2 et/ou du CaO ainsi que des impuretés inévitables pour le reste.La teneur en zircone qui peut s'élever de 20 à 100 % en poids empêche que la masse fondue de métal ne réagisse avec le matériau de scellement avec formation de scories ou de résidus d'oxydes adhérents de façon à résoudre ainsi le problème posé. Il s'est également avéré qu'il est possible de réaliser l'obturateur sous la forme de deux couches pulvérulentes dont celle en contact avec le métal fondu contient au moins 20 % en poids de ZrO de la taille des particules indiquée, tandis que la couche qui y fait suite contient les matières habituellement utilisées dans le passé comme masse de remplissage telles que la forstérite, la magnésite, l'olivine. Il est particulièrement avantageux de choisir pour cette deuxième couche un matériau favorable sur le plan métallurgique qui, en raison de sa réactivité, ne convient pas pour la formation de la couche en contact avec le métal fondu et/ou des déchets qui ne compromettent pas la composition du bain de fusion. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention, le matériau d'obturation contient, dans la zone en contact avec le métal fondu et respectivement dans la couche (A) ,- expliquée ci-après en détail en regard des dessins annexés, 20 à 100 % en poids du ZrO 0 à 50 % en poids de CrOz, TiO2, Al2O3 et/ou Mg et du SIC , FeO et/ou CaO comme reste. Selon l'inventicn, le matériau d'obturation peut contenir le ZrO sous la forme de silicozirconate avec la grands de particules indiqués. De tels sables zirconiens contiennent environ 65 % de ZrO2, 34 % de SiO2 et du Al2O3 , Tioe CaO, MgO, K20 et Na2O comme reste, et ils présentent une perte au feu d'environ 0,15 %. Compte tenu du fait que, selon l'enseignement de la présente invention, seule la couche en contact avec le métal fondu doit contenir la zircone, il devient possible d'obtenir des réductions de coûts considérables en conférant à cette couche une épaisseur relativement faible et en replissant le reste du trou de coule de fond d'une matière bon marché telle qu'elle a été utilisée jusqu'ici. Par exemple, la couche (A) contenant le ZrO2 peut remplir seulement environ 25 à 33 % du trou de coulée de fond, tandis que la couche sous-jacente (B) représente 75 à 67 % du trou de coulée de fond. Selon l'invention, il est particulièrement avantageux d'utiliser comme matériau d'obturation pour la zone en contact avec le métal fondu ou pour la couche (A) de l'oStu- rateur, un mélange de silicozirconate et/ou de sable zirconien avec la taille de particules indiquée correspondant à une quantité d'au moins 20 % en poids de ZrO2 et de minerai de chrome d'une taille de particules de 0,03 à 2 mm, de préfe- rence de 0,4 à 1,5 mm. Etant donné que le minerai de chrome contient une forte proportion d'oxydes peu réductibles tels que du Cr2 O3 et du A1203 et qu'il est plus économique que le sable zirconien, cela permet de réduire les coûts de l'oStura- teur sans compromettre l'effet recherché.Ainsi, il est avantageux d'utiliser dans la zone en contact avec le métal fondu ou dans la couche (A) un mélange de 30 à 100 % en poids de sable. zirconien et de 70 à 0 % en poids de minerai de chrome, le minerai de chrome contenant 44 à 48 % de CrO , 24 à 28 % de FeO, 13 à 16 % d'Al2 03, 10 à li % de MgO, 1 à 2 % de SiOz et 0,03 % de CaO. Pour la couche (B) sltuèe en dessous de la couche (A!, il est possible d'utiliser comme matériau d'obturation une ma tiére économique qui résiste moins aux températures élevées et présente une plus grande réactivité, mais qui est, en revanche, d'un prix plus faible. Pour cela, il est avantageux d'utiliser des matières à base de MgO, SiO2, FCO3 , Al2Oa, MnO et/ou CaG. Ces matières sont mises en oeuvre, de préférence, avec une taille de particules comprise entre 1 et 8 mm. Selon l'invention, il est particulièrement avantageux d'utiliser comme matériau de scellement pour la couche (B) des matières réfractaires utiles en métallurgie et/ou des déchets résistant aux températures élevées, par exemple une scorie désulfurante sur la base de 40 à 60 % de CaO, 15 à 25 % d'A12O3 , 10 8 de Sirop, de MgO et d'impuretés habituelles comme reste. Il est également possible d'utiliser comme matériau obturation pour la couche (B) les matières habituellement mises en oeuvre comme matières de remplissage telles que l'olivine, la forstérite et/ou la magnésite. L'invention concerne également un matériau d'obturation pour la réalisation d'un obturateur selon l'invention sous la forme d'un mélange sec contenant au moins 20 % en poids de ZrO2 d'une taille de particules de 0,05 à 0,5 mm, de préférence de 0,1 à 0,3 mm. Ce matériau d'obturation contient, outre le ZrO2, jusqu'à 50 % en poids d'oxydes réfractaires peu réductibles, par exemple CflO2, TiO2, Al203 et/ou MgO et comme reste du FeO, du 510 et/ou du CaO ainsi que des impuretés ir.- évitables. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention pet etre mise an pratique. La figure 1 représente schématiquement une coupe d'un four électrique avec coulée e encorbellement, et la figure 2 représente, à plus grande chelle, un détail de la coulez de fond proprement dite. Comme il ressort de ia fig. i, le four électrique l comprend le trou de coulée de fond 2, la plaque de recouvrement 3 basculée ou glissée en dessous et un orifice 4 convenant au rem.plissage du matériau d'obturation.Dans le mode de réalisation représente du four zélectrique, la coulée de fond est disposée latéralement sous la forme d'un encorbellement, ce qui facilite la coulée et l'introduction du matériau d'obturation. Le niveau du métal en fusion est indiqué schématiquement par la ligne discontinue. La fig. 2 montre, à plus grande échelle, une vue partielle de la zone d'encorbellement d-l four électrique l avec le trou de coulée de fond 2 et la plaque de recouvrement 3 placée en dessous. Dans le trou de coulez d fond 2 est disposé l'obturateur 5 selon l'invention lequel se compose de la couche (A) et de la couche (B). La couche (A) comprend alors un mélange de sable zirconien et de minerai de chrome qui contient au moins 20 % en poids de ZrO2 d'une taille de particules de .0,05 à 0,5 mm. La couche (B) est réalisée, par exemple, à partir d'une matière de remplissage habituelle, de préférence à partir d'oxydes réfractaires utiles sur le plan métallurgique. Après la fusion du métal dans le four électrique, la coulée se fait par le retrait de la plaque de recouvrement 3, ce qui a pour effet que l'obturateur 5 est expulsé sans résidu par la pression hydrostatique du bain de fusion contenu dans le four. Après l'évacuation du four, la plaque de recouvrement 3 est refermée et le matériau d'obturation pulvérulent est chargé dans le trou de coulée de fond par l'intermédiaire de l'orifice de remplissage 4 en introduisant tout d'abord les matières composant la couche (B) et ensuite les matières constituant la couche (n). Puis, le four est chargé de la maniez habituelle, le matériau pulvérulent assurant l'obturation hermétique du trou de coulée de fond sous l'effet de la pression et de la chaleur du métal fondu. Compte tenu du fait que la couche (A) contenant le KrOs plus coûteux représente, par exemple, seulement 1/5 à 1/3 de l'ensemble du matériau d'obturation, il est possible de réaliser des économies considérables sans pour autant compro- mettre l'efficacité de l'obturateur revendiqué. REVENDICATIONS 1. - Obturateur pour des trous de coulée de fond de fours électriques, de convertisseurs et/ou de poches de couléeà base d'oxydes réfractaires pulvérulents, c a r a c t é r i s é e n c e qu'il contient, du moins dans la zone de contact avec le métal fondu, un minimum de 20 % en poids de ZrO2 d'une taille de particules de 0,05 à 0,5 mm. 2. - Obturateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une couche (A) en contact avec le métal fondu laquelle contient au moins 20 % en poids de ZrOz d'une taille de particules de 0,05 à 0,5 mm, et une couche (B) qui y fait suite. 3. - Obturateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans la zone en contact avec le métal fondu et res pectivement dans la couche (A), le matériau d'obturation contient, en plus du Zoo2, jusqu'à 50 % en poids d'oxydes réfractaires peu réductibles et du FeO, du SiOt et/ou du CaO ainsi que des impuretés inévitables en tant que reste. 4. - Obturateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau d'obturation contient, dans la zone en contact avec le métal fondu et respectivement dans la couche (A?, 20 à 100 's en poids du ZrO2. 0 à 50 % en poids de Cor2O3, Tison, Al203 et/ou MgO et du SiO2, FeO et/ou CaO comme reste. 5. - Obturateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau d'obturation contient le ZrO sous la forme de silicozirconate avec la taille de particules indiquée. 6. - Obturateur selon l'une quelconque des revendica tions l à 5, caractérisé en ce que le matériau d'obturation contient le ZrO2 sous la forme de sable zirconien avec la taille de particules indiquée. 7. - Obturateur selon l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que, dans la zone en contact avec le métal fondu et respectivement dans la couche (A), le matériau d'obturation se compose d'un mélange de silicozirconate et/ou de sable zirconien avec la taille de particules indiquée et dont la quantité correspond à au moins 20 % en poids de ZrO2 et de minerai de chrome avec une taille de particules de 0,03 à 2 mm. 8. - Obturateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans la zone an contact avec le métal fondu et respec tivement dans la couche (A) , le matériau d'obturation se compose d'un mélange de 30 à 100 % an poids de sable zirconien et de 70 à 0 '8 en poids de mInerai de chrome. 9. - Obturateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé an ce que le matériau d'obturation de la couche (B) contient du MgO, Six;, FeîO;, zl,Os, , MnO et/ou CaO. 10. - Obturateur selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 9, caractérisé en ce que le matériau d'obturation de la couche (B) comprend des matières réfractaires et/ou des déchets réfractaires métallurgiquement utiles et présente une taille de particules de 1 à 8 mm. 11. - Obturateur selon l'une des revendications 9 ou lO, caractérise an ce que le matériau d'obturation de la couche (B) se compose d'une scorie désulfurante, d'olivine, de fors térite et/ou de magnésite. 12. - Matériau d'obturation pour la formation de l'obtu- rateur selon l'une quelconque des revendIcations 1 à il, caractérisé en ce qu'il se compose d'un mélange sec qui contient au moins 20 % en poids de ZrO2 d'une taille de particules de 0,05 à 0,5 mm. 13. - Matériau d'obturation fielcrn la revendication 12, caractérisé en ce qu'il contient, en plus du ZrO jusqu'à 50 % en poids d'oxydes réfractaires peu réductibles et de FeO, SiO2 et/ou CaO ainsi que des impuretés inévitables comme reste.