Brevet FR2674156A1 — publié le 19920925

La présente invention concerne un revêtement sous forme de poudre de couverture destiné à recouvrir la surface d'un métal liquide contenu dans un récipient métallurgique tel qu'une poche de coulée ou un répartiteur de coulée. L'invention vise également le procédé pour réaliser le revêtement précité. Le revêtement visé par l'invention a d'une part une fonction d'isolation thermique Du fait qu'il recouvre le métal liquide, il évite le refroidissement de celui-ci. Le revêtement visé par l'invention a d'autre part une fonction d'épuration Il renferme à cet effet des oxydes métalliques à caractère basique tels que de la chaux et/ou de la magnésie et/ou de la dolomie. Ces oxydes sont susceptibles de réagir avec -ou d'absorber des inclusions d'oxydes et en particulier l'alumine qui polluent le métal liquide. Les poudres de couverture connues réalisent déjà les deux fonctions précitées Cependant, dans tous les cas, au moins l'une des fonctions est réalisée imparfaitement. En effet, pour maintenir son pouvoir d'isolation thermique, la poudre de couverture ne doit pas fondre sous l'effet de la chaleur du métal liquide. Toutefois, en empêchant la fusion des oxydes basiques contenues dans la poudre de couverture, on diminue son pouvoir épurant vis-à-vis des inclusions métalliques et en particulier de l'alumine contenues dans le métal liquide. Les poudres de couverture connues constituent donc une couche unique dont la composition est déterminée de façon à obtenir un certain pouvoir isolant et un certain pouvoir épurant. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des poudres de couverture connues en créant un revêtement présentant des pouvoirs isolant et épurant nettement améliorés. L'invention vise ainsi un revêtement pulvérulent isolant et épurant recouvrant la surface d'un métal liquide contenu dans un récipient métallurgique, comprenant une couche qui renferme un ou plusieurs oxydes métalliques à caractère basique, capables de réagir avec les inclusions métalliques et en particulier l'alumine contenues dans le métal liquide. Suivant l'invention, ce revêtement est caractérisé en ce que ladite couche recouvre une première couche en contact direct avec le métal liquide et qui renferme également un ou plusieurs desdits oxydes métalliques et additionnée d'un fondant en une quantité suffisante pour que cette couche devienne fluide sous l'effet de la chaleur du métal liquide. L'expérience a en effet montré que l'utilisation d'un fondant dans la première couche permettait à celle-ci de fondre, c'est-à-dire de devenir fluide sous l'effet de la chaleur Du fait de la fluidité de cette couche, les oxydes à caractère basique qu'elle renferme "mouillent" davantage la surface du métal liquide, ce qui leur permet de mieux réagir avec les inclusions d'alumine ou autres contenues dans le métal liquide. Du fait que la seconde couche, dépourvue de fondant, reste à l'état pulvérulent et donc à l'état peu dense, son pouvoir isolant reste sensiblement intact. Par conséquent, le revêtement formé des deux couches précitées présente un pouvoir d'isolation et d'épuration notablement renforcé par rapport aux revêtements de couverture monocouches connus. Par ailleurs, le fait que la couche de couverture en contact avec le métal liquide devienne fluide sous l'effet de la chaleur, ne diminue en rien la durée d'efficacité du revêtement Au contraire, les oxydes basiques de la seconde couche remplacent ceux de la première couche, au fur et à mesure que ceux-ci sont consommés par absorption des inclusions d'oxydes contenues dans le métal liquide. Du fait que la fluidité de la première couche augmente progressivement au cours du temps en raison de l'absorption progressive des inclusions métalliques et donc de la diminution progressive de la teneur en fondants, l'invention prévoit le procédé qui comprend les étapes suivantes on étale sur la surface du métal liquide, la première couche pulvérulente renfermant le ou les oxydes métalliques à caractère basique et le fondant, on étale sur cette première couche une seconde couche pulvérulente renfermant le ou les oxydes métalliques à caractère basique, mais comportant sensiblement moins de fondant que la couche précédente, et on ajoute périodiquement ou en continu à la première couche une certaine quantité de fondant pour maintenir cette couche dans l'état de fluidité désiré sous l'effet de la chaleur du métal liquide. Selon une version avantageuse de l'invention, les oxydes métalliques contenus dans les deux couches de couverture sont choisis parmi la chaux, la magnésie, le carbonate de chaux, le carbonate de magnésie, l'hydroxyde de chaux, l'hydroxyde de magnésie, la dolomie et le mélange de deux ou plusieurs de ces composés. De préférence, chaque couche renferme un mélange de chaux et de magnésie. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci- après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un répartiteur de coulée, montrant un revêtement de couverture à deux couches et son dispositif d'alimentation en fondants, la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle du répartiteur de coulée, montrant un deuxième dispositif d'alimentation en fondants, la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 montrant un tube de coulée plongeant dans le métal liquide, l'alimentation en fondant étant réalisée par ledit tube. A la figure 1, on a représenté un répartiteur de coulée 1 renfermant un métal liquide 2, par exemple de l'acier liquide dont la température est de l'ordre de 1 4000 C. La surface du métal liquide est recouverte par un revêtement de couverture 3 pulvérulent présentant à la fois des propriétés isolantes (pour éviter le refroidissement du métal liquide) et des propriétés épurantes (pour absorber les inclusions d'oxydes, en particulier d'alumine du métal liquide). Ce revêtement 3 comprend une couche 4 qui renferme un ou plusieurs oxydes métalliques à caractère basique, capables de réagir avec les inclusions métalliques et en particulier l'alumine contenues dans le métal liquide ferreux. La couche 4 recouvre une première couche 5 en contact direct avec le métal liquide 2 renfermant également un ou plusieurs desdits oxydes métalliques et additionnée d'un fondant 6 en une quantité suffisante pour que cette couche 5 devienne fluide sous l'effet de la chaleur du métal liquide 2. Les oxydes métalliques contenus dans les couches 4 et 5 sont choisis de préférence parmi la chaux, la magnésie, le carbonate de chaux, le carbonate de magnésie, l'hydroxyde de chaux, l'hydroxyde de magnésie, la dolomie et le mélange de deux ou plusieurs de ces composés. Chaque couche renferme de préférence un mélange de chaux et de magnésie. La première couche en contact avec le métal liquide peut renfermer jusqu'à 30 % en poids d'un fondant, tandis que la couche qui la recouvre est sensiblement dépourvue de fondant. Le métal liquide étant à une température d'environ 1 4000 C, la quantité de fondant est choisie de façon que la couche 5 fonde à une température généralement comprise entre 1 2000 C et 1 4000 C. De préférence, la couche 4 qui recouvre la première couche 5 contient entre 60 et 85 % en poids de chaux et/ou magnésie. Cette couche 4 renferme en outre une matière pulvérulente à base de carbone, telle que de la poudre de coke ou de graphite pour empêcher la réoxydation, diminuer la densité de cette couche 5 et par conséquent augmenter son pouvoir isolant. De préférence, la couche 4 renferme en outre une matière de faible densité ayant des propriétés d'isolation thermique, telle que de la vermiculite ou de la perlite. A titre d'exemple, le fondant 6 ajouté à la couche 5 est choisi parmi le spath fluor, la silice, la bauxite, les oxydes de fer, les oxydes de potassium ou de sodium et leurs silicates, les carbonates et borates alcalins, le laitier de haut fourneau, les oxydes de bore, les dérivés de bore et le mélange de ces composés. On donne ci-après quelques exemples non limitatifs de composition pour la couche 4 du revêtement de couverture conforme à l'invention. * 2674156 Exemple 1: Ca O Mg O Graphite Farine de bois % 41,7 % % 3,3 % en poids en poids en poids en poids Exemple 2: Farine de coke Graphite Poudre graphitée Bauxite ( 80 % d'Alz 2 03) Laitier de haut fourneau (renfermant 12 % de chaux) 12,5 1 i % en poids % en poids % en poids % en poids 41 % en poids On donne ci-après une liste de composés chimiques avec leur point de fusion, pouvant jouer le rôle de fondant: B 203: Spath fluor (Ca F 2): Fluorure d'aluminium: Bauxite (A 12 03, Mg O): Carbonate de sodium: Carbonate de potassium: Silicate de sodium: 4500 C 1 403 C 1 040 C 1 300 1 400 C 8600 C 896 o C 8740 C Pour obtenir une couche 5 qui puisse devenir fluide sous l'effet de la chaleur du métal liquide, il suffit d'ajouter une quantité déterminée de fondant à une composition identique à celle de la couche 4. Ainsi, selon la nature des fondants, la teneur de ceux-ci pourra varier entre 5 et 30 % en poids. Pour mettre en oeuvre le revêtement conforme à l'invention, on procède comme suit: On étale sur la surface du métal liquide 2, la première couche pulvérulente 5 renfermant le ou les oxydes métalliques à caractère basique et le fondant 6, on étale sur cette première couche 5, une seconde couche pulvérulente 4 renfermant le ou les oxydes métalliques à caractère basique, mais sensiblement dépourvue de fondant, et on ajoute périodiquement ou en continu à la première couche 5 une certaine quantité de fondant 6 pour maintenir cette couche 5 dans l'état de fluidité désiré sous l'effet de la chaleur du métal liquide. Dans le cas de la figure 1, le fondant 6 est ajouté à la première couche, en versant ce fondant dans une trémie 7 qui débouche sous le niveau inférieur de ladite seconde couche 4. Dans le cas de la figure 2, le fondant 6 est ajouté à la première couche 5 au moyen d'une conduite 8 qui traverse les deux couches 4, 5 et qui débouche au sein du métal liquide, légèrement sous le niveau inférieur de la couche 5. Du fait de la densité relativement densité du fondant 6, celui-ci vient automatiquement s'appliquer contre la couche 5. Dans le cas de la figure 3, le fondant est ajouté à la couche 5, en l'introduisant dans le tube de coulée 9 au moyen d'une tubulure 10. En raison de la présence du fondant 6 au sein de la couche 4 qui est en contact direct avec le métal liquide 2, cette couche fond sous l'effet de la chaleur et devient relativement fluide Cette fluidité permet à la couche 4 de bien "mouiller" la surface du métal liquide et par conséquent de bien absorber les inclusions d'oxydes et en particulier d'alumine qui polluent le métal liquide. L'absorption de ces inclusions d'oxydes par les oxydes basiques (Ca O et Mg O, dolomie) contenus dans la couche 5, appauvrit celle-ci en oxydes basiques. Cependant, cet appauvrissement en oxydes basiques est compensé par un apport continu de ces oxydes provenant de la seconde couche 4 Cet apport d'oxydes basiques tend à diminuer la fluidité de la couche 5 qui est compensée par une addition périodique ou continue de fondant 6. Par ailleurs, la seconde couche 4, sensiblement dépourvue de fondant, reste pulvérulente et donc conserve ses propriétés isolantes, ce qui évite tout risque de refroidissement excessif du métal liquide. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, à titre de variante, on peut introduire un fondant à bas point de fusion dans la couche 4 qui permet de regénérer la couche 5 par réapprovisionnement de fondant à travers la couche 4. REVENDICATIONS 1 Revêtement pulvérulent isolant et épurant ( 3) recouvrant la surface d'un métal liquide ( 2) contenu dans un récipient métallurgique ( 1), comprenant une couche ( 4) qui renferme un ou plusieurs oxydes métalliques à caractère basique, capables de réagir avec les inclusions métalliques et en particulier l'alumine contenues dans le métal liquide, caractérisé en ce que ladite couche ( 4) recouvre une première couche ( 5) en contact direct avec le métal liquide et renfermant également un ou plusieurs desdits oxydes métalliques et additionnée d'un fondant ( 6) en une quantité suffisante pour que cette couche ( 5) devienne fluide sous l'effet de la chaleur du métal liquide ( 2). 2 Revêtement pulvérulent conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits oxydes métalliques sont choisis parmi la chaux, la magnésie, le carbonate de chaux, le carbonate de magnésie, l'hydroxyde de chaux, l'hydroxyde de magnésie, la dolomie et le mélange de deux ou plusieurs de ces composés. 3 Revêtement pulvérulent conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que chaque couche ( 4, ) renferme un mélange de chaux et de magnésie. 4 Revêtement pulvérulent conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première couche ( 5) en contact avec le métal liquide ( 2) renferme jusqu'à 30 % en poids d'un fondant, tandis que la couche qui la recouvre, est sensiblement dépourvue de fondant. 5 Revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche ( 4) qui recouvre la première couche ( 5) contient entre 60 et % en poids de chaux et/ou magnésie. 6 Revêtement conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que ladite couche ( 4) renferme en outre une matière pulvérulente à base de carbone. 7 Revêtement conforme à l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite couche ( 4) renferme en outre une matière de faible densité ayant des propriétés d'isolation thermique. 8 Revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fondant est choisi parmi le spath fluor, la silice, la bauxite, les oxydes de fer, les oxydes de sodium, de potassium et leurs silicates, les carbonates et borates alcalins, le laitier de haut fourneau, les oxydes de bore, les dérivés du bore et le mélange de ces composés. 9 Procédé pour réaliser un revêtement pulvérulent, isolant et épurant ( 3) conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par les étapes suivantes: on étale sur la surface du métal liquide ( 2), la première couche pulvérulente ( 5) renfermant le ou les oxydes métalliques à caractère basique et le fondant ( 6), on étale sur cette première couche ( 5) une seconde couche pulvérulente ( 4) renfermant le ou les oxydes métalliques à caractère basique, mais comportant sensiblement moins de fondant que la couche ( 5), et on ajoute périodiquement ou en continu à la première couche ( 5) une certaine quantité de fondant pour maintenir cette couche dans l'état de fluidité désiré sous l'effet de la chaleur du métal liquide ( 2). Procédé conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le fondant ( 6) est ajouté à la première couche ( 5), en versant ce fondant dans une trémie ( 7) ou une conduite ( 8) qui débouche sous le niveau inférieur de ladite seconde couche ( 4) ou au sein du métal liquide ( 2). 11 Procédé conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le fondant ( 6) est ajouté à la première couche, en introduisant ce fondant dans le tube il de coulée ( 9) par lequel le métal liquide ( 2) est coulé dans le récipient métallurgique ( 1). 12 Procédé conforme à la revendication 9, caractérisé en ce qu'on introduit un fondant à bas point de fusion dans la couche ( 4) qui permet de régénérer la couche ( 5) par réapprovisionnement de fondant à travers la couche ( 4).