Brevet FR2705592A3 — publié le 19941202

FR 2705592 A3 19941202 FR 9306489 A 19930526 PROCEDE DE REVETEMENT D'UN REPARTITEUR DE COULEE CONTINUE PAR PROJECTION DU MATERIAU REFRACTAIRE A TRAVERS UNE FLAMME, ET REPARTITEUR ET SON REVETEMENT RESULTANT DE LA XISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention a trait au domaine de la coulée continue des métaux, notamment de l'acier. Elle concerne plus particulièrement les répartiteurs, et plus spécialement encore, leur revêtement réfractaire d'usure destiné à être au contact direct du métal liquide pendant la coulée. Le revêtement réfractaire d'usure d'un répartiteur de coulée continue de l'acier est aujourd'hui fréquemment appliqué sous forme aqueuse contre une sous-couche permanente, le plus généralement en béton réfractaire dense. Différentes techniques sont utilisées à cet effet, telles que la projection, le truellage, le coulage, le coulage-vibration ou le damage. Ce revêtement est ensuite séché avant l'utilisation du répartiteur. La magnésie calcinée est le matériau le plus couramment utilisé pour cet usage, en raison, notamment, de sa faible réactivité vis-à-vis des éléments désoxydants forts, tels que l'aluminium ou le calcium, que peut renfermer l'acier liquide. Toutefois, les revêtements magnésiens habituellement utilisés ont toujours une teneur en silice non négligeable (de 5 à 15 %). Or, la réduction de la silice par les désoxydants forts conduit à la formation d'inclusions nonmétalliques, qui viennent polluer le métal. Il est donc nécessaire que la partie du revêtement qui est en contact avec le métal liquide ait une teneur en silice aussi faible que possible, lorsqu'une propreté inclusionnaire élevée est recherchée pour le produit coulé. L'utilisation de magnésie d'une pureté plus grande est possible, mais augmente sensiblement le coût du revêtement. Un autre inconvénient de la magnésie calcinée est sa masse volumique apparente élevée, défavorable aux propriétés d'isolation thermique du revêtement. Même dans les cas où le revêtement est allégé par l'incorporation de fibres diverses, sa masse volumique demeure de l'ordre de 1600 à 1800 kg/m3. La Demanderesse a proposé dans le document WO 90/09970 d'utiliser un revêtement réfractaire à base de dolomie crue MgCO3-CaCO3, ou de calcite crue CaCO3 naturelles, ou d'un mélange de ces deux composés. Le revêtement est d'abord appliqué sous forme aqueuse contre la sous-couche réfractaire permanente, au moyen des techniques classiques précédemment citées. Puis il est chauffé à une température qui en son sein doit atteindre entre 800 et 9500C pour provoquer son séchage, et surtout sa décarbonatation in situ. On se retrouve ainsi avec un revêtement à base de CaO ou CaO-MgO présentant une densité inférieure à 1500 kg/m3, ce qui lui confère des propriétés isolantes très satisfaisantes. D'autre part, du fait des faibles teneurs en silice, alumine et oxydes de fer de la dolomie et de la calcite crues, ce revêtement présente une grande inertie chimique vis-à-vis de l'acier liquide. La granulométrie de la dolomie et de la calcite crues sont comprises entre 0 et 5 mm, et préférentiellement entre 0 et 1 mm. Elles sont mélangées à un liant et à un plastifiant minéral ou organique, dans des proportions respectives de 0,5 à 5 % et 0,2 à 3 % en poids. Avantageusement, comme proposé dans la demande française FR 91 13721, on peut ajouter au revêtement qui vient d'être décrit un composé présentant des propriétés de retrait à des températures inférieures à 7000C environ. On évite ainsi que le revêtement, pendant son chauffage, ne se décolle de la surface sur laquelle il a été appliqué. En effet, le retrait de ce composé compense par anticipation la dilatation du revêtement qui pourrait provoquer un tel décollement. Ce composé peut avantageusement être un hydroxyde de métal alcalino-terreux, présent dans le revêtement à une teneur de 5 à 20 % en poids. Un inconvénient de ces procédés de revêtement est qu'il est impératif d'obtenir une décarbonatation complète du revêtement sur toute son épaisseur avant l'utilisation du répartiteur, pour éviter un dégagement de C02 pendant que de l'acier liquide se trouve dans le répartiteur. Un tel dégagement risquerait de créer des bouillonnements dans l'acier liquide, et même d'en projeter une partie hors du répartiteur et serait une source de réoxydation du bain. Cela nécessite un temps de chauffage prolongé (de l'ordre de 4 à 5 heures pour un répartiteur de capacité de 50 t d'acier et un revêtement d'épaisseur 3 cm) puisqu'en plus du séchage classique du revêtement, cette opération doit également apporter l'énergie nécessaire pour assurer la décomposition des carbonates en oxydes. Garantir une durée suffisante pour cette opération de séchage-décarbonatation conduit à immobiliser le répartiteur pendant une longue période qu'il serait souhaitable d'abréger. Le but de l'invention est de proposer une méthode de revêtement d'un répartiteur de coulée continue des métaux qui permette d'obtenir rapidement un répartiteur prêt à l'emploi, revêtu d'un mélange à base de dolomie crue intégralement décarbonatée, ou de calcite crue intégralement décarbonatée, ou d'un mélange de ces composés. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de revêtement d'un répartiteur de coulée continue des métaux, notamment d'acier, selon lequel on prépare le matériau constitutif du revêtement réfractaire d'usure dudit répartiteur à l'aide de dolomie naturelle crue ou de calcite naturelle crue ou d'un mélange de ces deux matériaux, que l'on choisit avec une granulométrie comprise entre 0 et 5 mm, caractérisé en ce qu'on réalise ledit revêtement en projetant ledit matériau constitutif sur ledit répartiteur à travers une flamme, de manière à réaliser dans ladite flamme la décarbonatation de ladite dolomie et/ou de ladite calcite. L'invention a également pour objets le répartiteur ainsi obtenu et son revêtement. Comme on l'aura compris, l'invention consiste à réaliser le revêtement du répartiteur non plus en projetant le matériau réfractaire sous forme aqueuse sur la surface à revêtir, mais en le projetant sous forme de poudre et à l'intérieur d'une flamme, selon la méthode connue sous le nom de "gunitage dans une flamme". La décarbonatation des grains de réfractaire a ainsi lieu dans la flamme, et il n'est ensuite plus nécessaire de décarbonater et de sécher le revêtement après son application. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit. Pour réaliser le revêtement d'un répartiteur selon l'invention, on applique tout d'abord, par des moyens classiques, un revêtement réfractaire permanent du type habituel (tel qu'un béton réfractaire dense) sur la carcasse métallique du répartiteur, dans le cas où celui-ci doit subir une réfection complète. Si le répartiteur n'a besoin que d'une réfection de sa couche d'usure, on se contente de mettre à nu le revêtement permanent. Dans les cas les plus favorables cela peut être fait par un simple retournement du répartiteur, qui fait s'effondrer le revêtement d'usure à remplacer. Parallèlement à cela, on prépare le matériau constitutif du nouveau revêtement réfractaire d'usure à réaliser. A cet effet, on utilise des grains de 0 à 5 mm de diamètre (préférentiellement de 0 à 1 mm) d'un ou de plusieurs carbonates alcalino-terreux (dolomie naturelle crue ou calcite naturelle crue), éventuellement en les mélangeant avec un liant tel qu'un phosphate ou un silicate de sodium, et/ou avec un plastifiant minéral tel que de l'argile ou un plastifiant organique. Les proportions de ces composés dans le mélange sont alors de 0,4 à 5 % en poids pour le liant et de 0,2 à 3 % en poids pour le plastifiant. Par rapport aux compositions citées dans la Demande FR 91 13721, il n'est plus nécessaire de rajouter d'hydroxyde alcalino-terreux. En effet, comme on le verra, l'étape de séchage-décarbonatation du revêtement après son application est supprimée dans le procédé selon l'invention. Une fois le mélange préparé et le répartiteur prêt à être revêtu, le mélange alimente une installation de gunitage dans une flamme, d'un type connu en lui-même. Les grains de mélange sont entraînés par un courant gazeux, et, avant de parvenir sur la surface à revêtir, traversent une flamme qui vient lécher cette surface ou, au moins, s'en approche de très près. Cette flamme a deux actions. D'une part, elle porte les grains de mélange réfractaire à une température telle qu'elle provoque la décarbonatation des grains de carbonates, sans pour autant provoquer leur cuisson complète. Une telle cuisson (qui se produit vers 1650-17000C) conduirait à l'application d'un revêtement de forte densité. Les grains conservent donc leur forme extérieure, et, une fois projetés contre la surface à revêtir, forment un revêtement de faible densité identique à celui qu'on obtient par les procédés selon l'Art Antérieur précédemment décrits. D'autre part, la flamme réalise un préchauffage de la surface à revêtir au moment de l'impact des grains. Cela permet d'assurer que la décarbonatation, au cas où elle n'aurait pas été totale à l'intérieur de la flamme, pourra s'achever après la projection des grains. A cet effet, il est judicieux de réaliser avant le début du gunitage un préchauffage du revêtement permanent jusqu'à une température de 9500C environ. On peut ainsi s'assurer que cet effet de décarbonatation finale des grains après projection pourra être obtenu même sur les couches les plus profondes du réfractaire d'usure. Préférentiellement, on réalise le revêtement du répartiteur d'une façon inhomogène, en augmentant la température de flamme lorsqu'on passe des couches profondes aux couches superficielles. On a, en effet, intérêt à ce que les couches profondes n'aient qu'une adhérence relativement faible sur la couche de réfractaire permanente, de manière à ce qu'un simple retournement du répartiteur suffise à faire se détacher le revêtement d'usure. La réfection ultérieure du répartiteur s'en trouve ainsi facilitée. Une température de flamme juste suffisante pour assurer la décarbonatation est, à cet effet, souhaitable. Quant aux couches superficielles, elles doivent avoir une cohésion forte, de manière à ne pas subir une érosion excessive lors de la coulée du métal. On cherche ainsi à éviter une pollution de celui-ci par des particules qui se détacheraient du revêtement. Une température de flamme plus élevée qu'au début de l'opération est alors recherchée, de manière à provoquer un début de frittage des particules sans augmenter exagérément la densité du revêtement. L'épaisseur de cette couche superficielle frittée doit alors être de quelques mm, pour une épaisseur totale du revêtement d'usure d'environ 3 cm. A titre d'exemple, une composition possible pour un revêtement d'usure selon l'invention est - dolomie 97 % - argile 0,6 % - silicate de sodium 1,1 % Une autre composition possible est - calcite 97 % - argile 0,5 % - silicate de sodium 1 % - colemanite (3 B203, 2 CaO, 5 H20) 0,5 % Comme précédemment, les teneurs de ces composants sont données en pourcentages pondéraux dans le matériau en poudre destiné à former le revêtement. Préférentiellement, la granulométrie de cette poudre est comprise entre 0 et 1 mm, avec une proportion de 15 à 40 % de grains de diamètre inférieur à 0,1 mm. De manière connue dans les revêtements classiques, ces matériaux peuvent renfermer un ou des minéralisateurs, tels que des composés du bore ou des chlorures de métaux alcalins, dans des proportions ne dépassant pas au total 5 % en poids (voir le deuxième exemple de composition précédemment cité). Ils ont pour effet de diminuer la friabilité du revêtement après son application. Ces produits étant décomposés lors de la cuisson du revêtement, ils ne peuvent constituer une source de pollution pour le métal. Un tel revêtement d'usure est, selon l'invention, appliqué sur le revêtement permanent d'un répartiteur par gunitage à travers une flamme. A titre indicatif, la projection du revêtement complet d'un répartiteur d'une capacité de 50 t d'acier liquide prend environ une heure. Après cela, le répartiteur est immédiatement prêt à l'emploi, car son revêtement est exempt de carbonates et d'eau et se trouve déjà à une température passablement élevée. Dans la méthode antérieure où le même revêtement était projeté sous forme aqueuse, la projection elle-même était légèrement plus brève (de l'ordre de 45 min), mais l'étape de séchagedécarbonatation qui suivait devait durer entre quatre et cinq heures pour être suffisamment efficace. Le procédé selon l'invention permet donc d'obtenir des gains évidents en termes de productivité, de même qu'en termes de fiabilité du revêtement puisque la décarbonatation des couches profondes du revêtement est garantie au même titre que celle des couches superficielles. REVENDICATIONS 1) Procédé de revêtement d'un répartiteur de coulée continue des métaux, notamment d'acier, selon lequel on prépare le matériau constitutif du revêtement réfractaire d'usure dudit répartiteur à l'aide de dolomie naturelle crue ou de calcite naturelle crue ou d'un mélange de ces deux matériaux, que l'on choisit avec une granulométrie comprise entre 0 et 5 mm, caractérisé en ce qu'on réalise ledit revêtement en projetant ledit matériau constitutif sur ledit répartiteur à travers une flamme, de manière à réaliser dans ladite flamme la décarbonatation de ladite dolomie et/ou de ladite calcite. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise les couches profondes dudit revêtement d'usure avec une température de flamme inférieure à la température de flamme utilisée lors de la réalisation des couches superficielles dudit revêtement d'usure. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement d'usure est projeté sur une sous-couche réfractaire permanente revêtant ledit répartiteur, et en ce qu'on porte ladite sous-couche réfractaire à une température d'au moins 9500C préalablement à la projection dudit revêtement d'usure. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on choisit une granulométrie de la dolomie crue et de la calcite crue de préférence comprise entre 0 et 1 mm. 5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on incorpore audit matériau un liant dans des proportions de 0,4 à 5 % en poids et/ou un plastifiant minéral ou organique dans des proportions de 0,2 à 3 % en poids. 6) Répartiteur de coulée continue des métaux, notamment d'acier, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un revêtement réfractaire d'usure ayant été mis en place par projection à travers une flamme d'un mélange, composé de dolomie naturelle crue décarbonatée ou de calcite naturelle crue décarbonatée, ou d'un mélange des deux, dont la granulométrie est comprise entre 0 et 5 mm. 7) Répartiteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit revêtement réfractaire d'usure comprend également un liant présent avant la mise sous forme aqueuse dans une proportion de 0,4 à 5 % en poids et/ou un plastifiant présent avant la mise sous forme aqueuse dans une proportion de à 0,2 à 3 % en poids 8) Revêtement réfractaire d'usure d'un répartiteur de coulée continue de métaux, notamment d'acier, constitué par une matière initialement formée par de la dolomie naturelle crue, ou de la calcite naturelle crue, ou par un mélange de ces deux matériaux, dont la granulométrie est comprise entre 0 et 5 mm, caractérisé en ce que ladite matière a été mise en place sur ledit répartiteur par projection à travers une flamme. 9) Revêtement réfractaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que la granulométrie de la dolomie naturelle crue et de la calcite naturelle crue de la matière initiale est comprise entre 0 et 1 mm. 10) Revêtement réfractaire selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la matière initiale comprend également un liant dans une proportion de 0,4 à 5 % en poids et/ou un plastifiant minéral ou organique dans une proportion de 0,2 à 3 % en poids. 11) Revêtement réfractaire selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que sa densité après sa projection est inférieure à 1500 kg/m3. 12) Revêtement réfractaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que le liant est du silicate de sodium. 13) Revêtement réfractaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que le plastifiant est de l'argile. 14) Revêtement réfractaire selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend également au moins un minéralisateur dans une proportion initiale inférieure ou égale à 5 % en poids.