Brevet FR2689882A1 — publié le 19931015

La présente invention est relative à une composition de bétons réfractaires alumineux, destinée notamment à des applications sidérurgiques qui requièrent une excellente tenue à l'abrasion chimique et mécanique due au métal en fusion, elles demandent aussi une résistance accrue à la compression. En général, les bétons réfractaires alumineux existants comprennent des fibrilles métalliques dans une proportion moyenne de 16 % en volume et qui sont destinées à armer le béton, elles lui accordent ainsi une amélioration de ses caractéristiques de résistance à la flexion et aux chocs. La présente composition, objet de la présente invention, se propose soit d'augmenter la masse volumique de ces bétons, et par conséquent de diminuer l'écart existant par l'adjonction d'un lest sous forme de particules ou de débouchures métalliques, soit de l'abaisser par l'incorporation d'un produit moussant qui confère au béton armé des propriétés d'isolation thermique et phonique importantes. L'invention a donc pour objet une composition de bétons réfractaires alumineux comportant des fibrilles métalliques, caractérisée en ce que, soit on incorpore dans la barbotine, des débouchures métalliques sous forme de grains, au moins un agent de fluidité, des agrégats de substitution à l'aluminate de chaux, destinés à l'application de fusion de métaux ferreux et non ferreux, soit on l'allège par des dérivés moussants issus de la technologie des savons afin d'accorder aux bétons réfractaires ainsi conçus des propriétés d'isolation. D'autres caractéristiques et avantages de cette présente composition de bétons réfractaires apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un mode d'élaboration, donné à titre indicatif et non limitatif. Selon un mode préféré d'élaboration d'une composition de bétons réfractaires alumineux, on infiltre une barbotine de béton alumineux pour des applications requérant des propriétés de résistance mécanique et chimiques élevées, des débouchures métalliques Ces débouchures se présentent sous forme de grains, 2 - d'environ 6 mm, ils résultent par exemple d'opération de poinçonnage et de découpage de métaux en feuilles. Ils sont incorporés dans le lit des fibrilles métalliques dans une proportion comprise entre 5 et 20 % en volume. L'érosion et l'abrasion chimiques et mécaniques sont des phénomènes non négligeables et inévitables pour les applications visées, conséquemment on substitue, en combinaison, en totalité ou partie, et ce dans une proportion de 8 à 20 % en volume de barbotine alumineuse par des agrégats notamment choisis parmi l'olivine, la magnésie, l'hématite. Tous ces constituants augmentent la tenue mécanique et sont utilisés pour des fusions de métaux ferreux ou non ferreux. La composition finale de cette barbotine comprend en suspension une pluralité d'agents de fluidité présents sous forme de poudre et dans des faibles quantités, on y mêle ainsi notamment de l'aluminium, du molybdène, du zircone, du nitrure de bore, du carbure de silicium, qui évitent le collage des métaux en fusion et une pénétration dans le réfractaire, améliorent leur fluidité et réduisent considérablement l'abrasion. L'élaboration des produits finis s'établit en général à partir d'un coulage d'une composition très liquide de composants d'agrégats réfractaires et d'aluminate de chaux, appelée barbotine ou "slurry", dans un moule approprié à la forme terminale voulue, dans lequel on aura pris soin de mélanger intimement tous les éléments conférant les propriétés mécaniques et physico-chimiques aux applications recherchées. Les fibrilles seront disposées, en lits, à plat dans tout le moule Une barbotine, à haute teneur en alumine, sera ensuite versée sur ces fibrilles. Grâce à son coefficient de fluidité, cette barbotine se glissera dans les interstices tout en évitant des mouvements (ou changement de positions) desdites fibrilles Il y a donc un effet de pénétration bien spécifique avec fibrillage directionnel caractérisé. Après cuisson, les produits finis disposent d'une masse volumique importante, approchant celle des éléments, notamment du 3 - métal en fusion, qui leur sont en contact. Si l'on veut un matériau réfractaire armé dans lequel on ne favorise plus l'effet de lest et de compacité, mais au contraire un produit disposant d'une masse volumique faible, en vue d'applications d'isolation thermique et phonique, le fort taux de vide nécessaire dans la barbotine est obtenu par adjonction de dérivés moussants provenant de la technologie des savons et dans des proportions comprises dans une plage de 0,05 % à 5 % en volume. La lecture de la description qui précède montre que l'invention apporte une nouveauté dans l'emploi d'un béton armé réfractaire ainsi constitué; ses applications sont aussi bien dans le domaine de la sidérurgie ou de la fonderie, notamment pour des becs de coulée des fonds de poches, que pour des garnissages intérieurs de cheminées ou de conduits de fumée, des mélangeurs. On peut même utiliser des fibrilles, en alliage amagnétique, pour le garnissage d'inducteurs sur fours à induction, là o l'abrasion est particulièrement intense. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ci- dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 4 - REVENDICATIONS 1 Composition de bétons réfractaires alumineux comportant des fibrilles métalliques, caractérisée en ce que la barbotine renferme au moins un agent de fluidité, des agrégats de substitution à l'aluminate de chaux destinés à l'application de fusion de métaux ferreux et non ferreux, un additif de correction de masse volumique notamment choisi parmi des débouchures métalliques, des dérivés moussants. 2 Composition de bétons réfractaires selon la revendication 1, caractérisée en ce que les agrégats de substitution des agrégats alumineux sont choisis notamment parmi l'olivine, la magnésie et l'hématite. 3 Composition de bétons réfractaires selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les agrégats de substitution sont incorporés, en combinaison, à la barbotine en totalité ou en partie et ce dans une proportion comprise dans une plage de 8 à 20 % en volume. 4 Composition de bétons réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les agents de fluidité sont choisis notamment parmi des poudres d'aluminium, de molybdène, de zircone, de nitrure de bore, de carbure de silicium. Composition de bétons réfractaires selon l'une des quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la barbotine renferme entre autre des dérivés moussants issus de la technologie des savons et dans une proportion comprise dans une plage de 0,05 % à 5 % en volume. 6 Composition de bétons réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on remplace les fibrilles métalliques magnétiques par des fibrilles amagnétiques pour des applications de garnissage de fours à induction. 7 Procédé pour la mise en oeuvre d'une composition de bétons réfractaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on procède à l'élaboration - des produits finis par un coulage d'une composition très liquide d'eau et de haute teneur en alumine, appelée barbotine, cette dernière renferme au moins un agent de fluidité, un agrégat de substitution, un additif de correction de masse volumique qui sont 5 intimement mélangés afin de conférer aux applications les propriétés mécaniques et physico- chimiques recherchées, dans un moule approprié à la forme terminale voulue, dans lequel on aura pris soin de disposer, en lits et à plat dans tout le moule, des fibrilles.10 8 Procédé pour la mise en oeuvre d'une composition de bétons réfractaires selon la revendication 7, caractérisé en ce que la barbotine se glisse dans les interstices inter fibrilles sans en modifier leur position respective et permet ainsi un fibrillage directionnel.