Brevet FR2648066A1 — publié le 19901214

La présente invention concerne un procédé pour - revêtir un récipient métallurgique, tel que répartiteur de coulée ou poche de coulée par un revêtement épurant. Par revêtement épurant on entend un revêtement capable de réduire la pollution du métal liquide par des impuretés telles que des oxydes. Pour limiter l'oxydation du métal liquide, on a actuellement recours &à. des moyens tels que des tubes de coulée intercalés entre la poche de coulée et le répartiteur de coulée et des poudres de couverture disposées à la surface du métal liquide. Ces moyens ne permettent toutefois pas de réduire complètement la pollution du bain de métal. On connaît des revêtements pour récipients métallurgiques, en particulier de répartiteurs de coulée obtenus par projection d'une composition sous forme de boue aqueuse renfermant des particules réfractaires, telle que SiO2, A1203, MgO ou un mélange de celles-ci, et un liant organique ou inorganique. Ces particules frittent sous l'effet de la chaleur du métal liquide coulé dans le récipient, ce qui assure la cohésion du revêtement. Toutefois, de tels revêtements ne possèdent pas de fonction épurante à l'égard du métal liquide, certains étant même polluants. On connaît par ailleurs, un revêtement obtenu par application de dolomie cuite, c'est-à-dire essentiellement de CaO et de MgO sous forme de grains mélangés avec un liant tel que par exemple une résine thermodurcissable. On connaît également des revêtements obtenus par application de dolomie crue ou de carbonate de calcium. Après application de ces revêtements, ceux-ci subissent un chauffage qui décompose le carbonate et/ou le liant. Il reste ainsi une couche poreuse constituée essentiellement de CaO et/ou de MgO ayant une densité inférieure à 1. De tels revêtements possèdent des propriétés épurantes vis-à-vis du métal liquide. Toutefois ces revêtements présentent l'inconvénient d'avoir une très faible résistance mécanique, de sorte qu'ils ne résistent pas à l'abrasion causée par le métal liquide. Pour remédier à ces inconvénients, la demanderesse a réalisé les deux essais suivants: Dans un premier essai, la Demanderesse a appliqué dans un répartiteur de coulée un mélange aqueux comprenant environ 98 % de dolomie crue et 2 % de silicate de sodium en tant que liant. Après projection, le revêtement a été cuit à S15 coeur jusqu'à environ 900 OC, de façon à libérer le C02 de la dolomie. Le revêtement ainsi cuit présentait une structure poreuse dont la résistance mécanique était insuffisante pour résister à l'abrasion engendrée par le métal liquide. Dans un second essai, la Demanderesse a coulé le mélange précité dans l'espace compris entre la paroi intérieure du répartiteur de coulée et une paroi formant moule. Après séchage à 180 C, il a été constaté que le revêtement ne présentait aucune résistance mécanique interne et se détruisait lors du retrait de la paroi formant moule de sorte que ce mode opératoire ne présente aucun intérêt industriel. La Demanderesse a poursuivi ses recherches afin de découvrir une solution industriellement acceptable permettant de réaliser un revêtement épurant à partir de dolomie crue ou de calcite. Le but de la présente invention est précisément de proposer un procédé et une composition pour la réalisation d'un tel revêtement épurant. L'invention vise ainsi un procédé et une composition pour revêtir la paroi intérieure d'un récipient métallurgique, de manière à réaliser un revêtement épurant & base d'au moins un oxyde d'un métal alcalino-terreux. Suivant 1' invention, ce procédé est caractérisé par les étapes suivantes: - on applique sur la paroi intérieure du récipient une composition renfermant au moins un carbonate simple ou multiple de métal alcalino-terreux additionné d'une certaine proportion de matière réfractaire en grains et, - on chauffe cette composition pour éliminer le C02 et éventuellement l'eau de constitution et/ou d'hydration et obtenir une couche du ou des oxydes de métal alcalino-terreux de structure poreuse, la proportion de matière réfractaire étant suffisante pour conférer au revêtement une résistance suffisante à l'érosion du métal liquide coulé dans le récipient. La composition peut contenir en outre, soit une certaine proportion d'hydroxydes alcalino-terreux, soit d'oxydes alcalino-terreux susceptibles de s'hydrater lors du mouillage de la composition et d'activer suffisamment "in situ" la chaux ou la magnésie lors du préchauffage de ladite composition, toujours dans le but de conférer une résistance suffisante au revêtement. Le procédé selon l'invention permet ainsi d'obtenir un revêtement épurant économique puisqu'il utilise comme produit de départ un ou des carbonates alcalino-terreux tel que de la dolomie ou de la calcite. De plus, le revêtement obtenu présente une bonne résistance à l'érosion provoquée par le métal coulé dans le récipient métallurgique. Ainsi, le revêtement selon l'invention présente une double fonction à savoir la fonction épurante et la fonction de revêtement d'usure, de sorte qu'il peut avantageusement remplacer tous les revêtements d'usure et de protection appliqués jusqu'à présent qui ne présentent pas de fonction épurante. Le mérite de la présente invention réside dans le fait d'avoir découvert de façon surprenante que l'addition d'une certaine proportion de matière réfractaire & un ou plusieurs carbonates alcalino-terreux simple ou multiple permettait d'obtenir après cuisson, c'est-à-dire après l'élimination du COz une structure présentant une résistance à l'érosion nettement supérieure à celle obtenue en l'absence de cette matière réfractaire. De plus, le revêtement obtenu, outre ses propriétés épurantes dues à l'oxyde alcalino-terreux qui est obtenu après la cuisson, présente une structure suffisamment poreuse pour lui conférer des propriétés d'isolation thermique permettant de limiter le refroidissement du m$tal liquide contenu dans le récipient de coulée. Par ailleurs, le revêtement obtenu selon le procédé conforme à l'invention n'adhère pas fortement au revêtement réfractaire permanent sur lequel il est appliqué de sorte qu'en fin de coulée, il peut être facilement détaché en vue de recevoir un revêtement neuf. La composition précitée peut être avantageusement projetée sous forme de boue aqueuse, avec à 20 % environ en poids d'eau. La composition peut également être coulée entre la surface intérieure du récipient métallurgique et une paroi formant moule. Après application, le revêtement est chauffé à coeur aux environs de 900 C, pour libérer le C02 du carbonate alcalino-terreux et éventuellement l'eau de constitution et/ou d'hydratation. Ce chauffage peut être réalisé par tout moyen tel que brûleur, éléments chauffants électriques par effet Joule ou à émission de rayonnement infra-rouge. Le carbonate alcalino-terreux simple ou multiple utilisé dans la composition est de préférence un carbonate choisi parmi les composés suivants; dolomie crue, calcite crue et leur mélange, la dolomie étant cependant préférée en raison de son faible coût & l'état cru (non calciné) . Pour faciliter son application la composition utilisée renferme de préférence un liant choisi parmi les liants minéraux tels que par exemple: silicate ou phosphate alcalin, organiques tels que par exemple résine phénolique, hydrauliques tels que, par exemple, ciments et leur mélange. La matière réfractaire ajoutée au carbonate alcalino-terreux est de préférence choisie parmi les composés suivants: - dolomie calcinée, chaux, magnésie, chrome magnésie, oxyde de chrome, silicate de zirconium, silice, silico-alumineux et/ou leur mélange. La composition pondérale des constituants principaux est avantageusement la suivante: 20. carbonate alcalino-terreux: 30 à 95 % matière réfractaire: 70 à 5 % liant: 0 à 15 %. Les proportions optimales dépendront de l'effet recherché. Plus la proportion de carbonate alcalino- terreux est élevée, plus l'effet épurant sera important. Inversement, plus la proportion de matière réfractaire est élevée, plus la résistance à l'érosion du revêtement sera importante. Il y a cependant avantage à ce que la proportion de matière réfractaire soit tout juste suffisante pour conférer au revêtement la résistance à l'érosion désirée de façon à préserver les propriétés épurantes dues à l'oxyde alcalino-terreux subsistant après libération du CO2. Afin d'accroître les propriétés épurantes du revêtement, on privilégiera dans la composition les éléments contenant du calcium. Dans certains cas, la présence du liant n'est pas obligatoire, car un effet de prise à l'eau existe déjà en son absence. Les meilleurs résultats sont obtenus avec la composition suivante: & 80 % de dolomie crue à 40 % de matière réfractaire; et i à 5 % de liant. De préférence, les grains de la matière réfractaire ont au moins en partie une dimension supérieure à celle des grains de carbonate alcalino- terreux. De façon générale, on peut régler la granulométrie en fonction du résultat recherché à savoir la porosité qui confère des propriétés isolantes et/ou de frittag qui assure la cohésion et la résistance à l'érosion. La composition selon l'invention renferme en outre de préférence jusqu'à 20 % en poids de fibres organiques et/ou minérales. La composition selon l'invention peut également renfermer une matière carbonée en grains. De préférence, la composition renferme en outre jusqu'à 5 % en poids d'un agent tensio-actif. La composition précitée peut être appliquée sur le fond et les faces latérales d'un répartiteur de coulée, par projection ou moulage en une ou plusieurs couches de quelques centimètres d'épaisseur. Dans le cas d'un revêtement en plusieurs couches, la composition et la granulométrie des grains peuvent varier d'une couche à l'autre en fonction des propriétés recherchées. Ainsi, si l'on veut que la couche extérieure (celle destinée à venir en contact avec le métal liquide) ait une grande résistance à l'érosion, celle-ci renfermera davantage de matière réfractaire, et contiendra des particules fines pour favoriser le frittage. A l'inverse, on pourra préférer que la couche adjacente au revêtement réfractaire permanent fritte moins que la couche extérieure, de façon à pouvoir la détacher facilement du revêtement permanent en fin de coulée. De même, on pourra privilégier la basicité de la couche extérieure par une forte teneur en calcium pour obtenir des propriétés épurantes optimales. Le carbonate alcalino-terreux peut être du carbonate de calcium seul ou associé à du carbonate de calcium pur ou-sous forme de dolomie. Par ailleurs, les oxydes alcalino-terreux cités à titre d'exemples de matière réfractaire peuvent être remplacés en tout ou partie par des hydroxydes et/ou des sulfates, ces derniers étant transformés en oxydes lors de la cuisson. REVENDICATIONS 1. Procédé pour revêtir la paroi intérieure d'un récipient métallurgique par un revêtement épurant à base d'oxyde d'un métal alcalino-terreux, caractérisé par les étapes suivantes: - on applique sur la paroi intérieure du récipient une composition renfermant au moins un carbonate simple ou multiple de métal alcalino-terreux additionné d'une certaine proportion de matière réfractaire en grains et, - on chauffe ce revêtement pour éliminer le C02 et éventuellement l'eau de constitution et/ou d'hydratation et obtenir une couche du ou des oxydes de métal alcalino-terreux de structure poreuse, la proportion de matière réfractaire étant suffisante pour conférer au revêtement une résistance suffisante à l'érosion du métal liquide coulé dans le récipient. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la composition est projetée sous forme de boue aqueuse. 3. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la composition est coulée entre la surface intérieure du récipient et une paroi formant moule. 4. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le revêtement est chauffé à coeur aux environs de 900 OC. 5. Composition pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que ledit carbonate alcalino-terreux est choisi parmi les composés suivants: dolomie crue, calcite et leur mélange. 6. Composition conforme & la revendication 5, caractérisée en ce que la composition utilisée renferme en outre un liant choisi parmi les liants minéraux, organiques, hydrauliques et leur mélange. 7. Composition conforme à l'une des revendications 5 à 6, caractérisée en ce que la matière réfractaire est choisie parmi les composés suivants: - dolomie calcinée, chaux, magnésie, chrome- magnésie, oxyde de chrome, silicate de zirconium, silice, silicoalumineux et leur mélange. 8. Composition conforme à l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle présente la composition pondérale suivante: carbonate alcalino-terreux: 30 à 95 % 10. matière réfractaire: 70 à 10 % liant: 0 à 15 %. 9. Composition conforme à la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle renferme: à 80 % de dolomie crue 15. 10 à 40 % de matière réfractaire et 1 à 5 % de liant. 10. Composition conforme à l'une des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que les grains de la matière réfractaire ont au moins en partie une dimension supérieure à celle des grains de carbonate alcalino-terreux. 11. Composition conforme à l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce qu'elle renferme en outre jusqu'à 20 % en poids de fibres organiques et/ou minérales. 12. Composition conforme à l'une des revendications 5 à 11, caractérisée en ce qu'elle renferme en outre jusqu'à 5 % en poids d'un agent tensio-actif. 13. Composition conforme à l'une des revendications 5 à 12, caractérisée en ce qu'elle contient en outre, une certaine proportion d'hydroxyde(s) alcalino- terreux soit d'oxyde(s) alcalino-terreux susceptibles de s'hydrater lors du mouillage de la composition.