Brevet FR2717720A1 — publié le 19950929

"Revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique, dispositif et procédé d'application de ce revêtement" La présente invention concerne un revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique destiné à recevoir un métal liquide, ce revêtement étant à base de particules inorganiques. L'invention vise également un dispositif pour appliquer à l'intérieur d'un récipient métallurgique un revêtement du type ci-dessus. L'invention vise en outre le procédé pour la mise en oeuvre du dispositif ci-dessus. On connaît selon le brevet français 2 393 637 de la Demanderesse, une composition pour réaliser un revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique tel qu'un répartiteur de coulée. Cette composition peut être appliquée par projection sous forme de boue aqueuse, au moyen d'un dispositif approprié. Dans le brevet français 2 585 273 de la Demanderesse, on a décrit un revêtement pour récipient métallurgique appliqué sous forme d'au moins deux couches de compositions différentes. L'une de ces couches a une composition telle que les particules inorganiques ne frittent pas ou ne frittent que partiellement sous l'action de la chaleur du métal liquide, tandis que l'autre couche a une composition telle que les particules inorganiques frittent. L'inconvénient d'un tel revêtement est qu'il faut modifier la composition lors de la projection, ce qui exige un dispositif de projection complexe avec deux trémies d'alimentation renfermant chacune une composition de particules inorganiques différentes. Un dispositif de projection d'un revêtement à plusieurs couches différentes est décrit dans le brevet français 2 619 323 de la Demanderesse. Le but de la présente invention est de proposer un revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique, un dispositif pour projeter ce revêtement et un procédé pour la mise en oeuvre de ce dernier qui remédient aux inconvénients de l'état de la technique ci-dessus. Suivant l'invention, le revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique est caractérisé en ce qu'il présente une porosité variable. Les revêtements connus présentent une porosité constante, de sorte que leurs propriétés ne peuvent être modifiées qu'en modifiant la composition du revêtement. En donnant au revêtement une porosité variable, il est possible de modifier les propriétés de ce revêtement en partant d'une composition unique. Ainsi, la porosité du revêtement peut varier suivant son épaisseur. De ce fait, le pouvoir isolant et l'aptitude au frittage du revêtement varient suivant son épaisseur. Le revêtement peut également présenter une ou plusieurs zones où sa porosité est inférieure à la moyenne c'est-à-dire où le revêtement est plus dense et présente donc une aptitude au frittage et une résistance aux contraintes plus élevée qu'ailleurs. Dans tous les cas, la composition et la granulométrie des particules inorganiques peuvent être les mêmes dans tout le revêtement. De préférence, la porosité est plus importante dans la partie du revêtement proche de la paroi du récipient métallurgique, ce qui permet notamment d'éviter le frittage et l'adhérence du revêtement à cette paroi. De préférence également, la porosité est moins importante dans les zones où le revêtement est destiné à être soumis à des contraintes particulières, telles que les zones suivantes : dans la zone correspondant à l'impact et au voisinage du jet du métal liquide, autour des orifices de coulée du métal liquide et au voisinage du bord supérieur du revêtement. Du fait de la porosité variable du revêtement sa densité peut varier aux environs de 1,2 à 1,8. Selon une version avantageuse de l'invention, dans la zone du revêtement proche de la paroi du récipient, la porosité est suffisamment importante pour que les particules inorganiques ne puissent pas fritter ou ne fritter que partiellement sous l'action de la chaleur du métal liquide, tandis que dans la zone du revêtement adjacente à l'intérieur du récipient, la porosité est suffisamment faible pour que les particules inorganiques puissent fritter sous l'action de la chaleur du métal liquide. Le revêtement conforme à l'invention peut être obtenu à partir d'une composition aqueuse de particules inorganiques et d'un liant projeté à l'intérieur du récipient. Selon une version du procédé on introduit dans un malaxeur une composition renfermant des particules inorganiques et un tensioactif secs que l'on additionne d'eau et on fait varier la porosité du mélange projeté en réglant le débit de l'air insufflé dans le mélange lors de sa projection afin de faire mousser plus ou moins fortement le tensioactif. Selon une autre version on introduit dans un malaxeur une composition renfermant des particules inorganiques sèches que l'on additionne d'eau et on fait varier la porosité du mélange projeté en réglant le débit d'alimentation dans le mélange d'un tensioactif mélangé avec de l'eau. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif pour appliquer à l'intérieur d'un récipient métallurgique, un revêtement conforme à l'invention, comprend une trémie de chargement d'une composition sèche renfermant des particules inorganiques et éventuellement un liant, la partie inférieure de cette trémie débouchant dans une chambre allongée comportant une vis d'Archimède rotative suivie d'un malaxeur rotatif, l'extrémité de cette chambre opposée à la trémie comportant une ouverture de sortie débouchant dans une pompe raccordée à une tubulure dont l'extrémité comporte une buse de projection dans laquelle débouche une canalisation d'air comprimé, ladite chambre allongée comportant en outre une tubulure d'injection d'eau débouchant de préférence entre la vis d'Archimède et le malaxeur. Suivant l'invention, sur la tubulure comprise entre la pompe et la buse de projection est prévu au moins un Venturi dans lequel débouche une tubulure d'injection d'air. Cette injection d'air permet de régler la porosité du revêtement projeté. La composition de particules sèches contenue dans la trémie peut être additionnée de tensioactif sec, lequel moussera ultérieurement sous l'effet de l'injection d'air. Le dispositif peut également comprendre un réservoir renfermant de l'eau additionnée de tensioactif relié à une tubulure débouchant dans la chambre de préférence entre la vis d'Archimède et le malaxeur. Ainsi, dans la première version, lors de la projection, lorsque l'on veut augmenter la porosité du mélange on injecte de l'air dans le Venturi situé en amont de la buse pour faire mousser le tensioactif contenu dans le mélange. Dans la seconde version lors de la projection, lorsque l'on veut augmenter la porosité du mélange on met en communication le réservoir renfermant de l'eau additionnée de tensioactif avec ladite chambre et on injecte de l'air dans le Venturi situé en amont de la buse pour faire mousser le tensioactif introduit dans le mélange. 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 partielle longitudinale d'un répartiteur de coulée comportant un revêtement intérieur conforme à l'invention ; - les figures 2 et 3 sont des vues analogues à la figure 1 concernant d'autres revêtements pouvant être obtenus selon l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un dispositif pour appliquer un revêtement conforme à l'invention - la figure 5 est une vue schématique analogue à la figure 4, concernant une variante du dispositif. En référence à la figure 1, le répartiteur pour la coulée continue par exemple de l'acier liquide, comprend un manteau métallique extérieur 1 garni intérieurement d'un revêtement permanent 2 en briques réfractaires ou en ciment. Sur ce revêtement permanent 2 est appliqué un revêtement consommable 3 à base de particules inorganiques telles que par exemple silice, et/ou alumine et/ou magnésie, éventuellement enrobées dans un liant. Le revêtement 3 peut par exemple présenter la composition pondérale suivante: Particules réfractaires (Si02, et/ou Al203, et/ou MgO) : 85 à 98% Plastifiant : 0 à 5% Fibres : 0 à 5% Tensioactif : 0 à 5% Liant : 0 à 8% Accélérateur :0 à 4% Matière carbonée : 0 à 8% Une telle composition lorsqu'elle est projetée normalement, sans ajout et sans injection d'air supplémentaire, outre l'air qui est nécessaire pour projeter la composition présente, après séchage, une porosité naturelle et une densité comprise entre 1,5 et 1,8. Dans l'exemple de la figure 1, la porosité du revêtement 3 varie suivant son épaisseur : elle diminue progressivement du revêtement permanent réfractaire 2 vers l'intérieur du répartiteur de coulée. Autrement dit, le revêtement 3 devient de plus en plus dense vers sa surface intérieure qui est destinée à venir en contact avec le métal liquide. Du fait que le revêtement 3 soit plus dense c'est-à-dire moins poreux, près de sa surface destinée à venir en contact avec le métal liquide, le revêtement présente dans cette zone une plus grande aptitude au frittage, ce qui est important pour former une barrière imperméable au passage du métal liquide à travers le revêtement. Au contraire, près de la surface du revêtement permanent 2, du fait de sa plus grande porosité, l'aptitude du revêtement à fritter est plus faible voire nulle, de sorte que tout risque d'adhérence du revêtement 3 au revêtement permanent 2 est évité. De plus, la plus grande porosité permet d'obtenir une bonne isolation thermique évitant un refroidissement trop rapide du métal liquide. Dans les exemples des figures 2 et 3 le revêtement comporte en certains endroits, des zones 4, 5, 6 où la porosité est moins importante que dans le reste du revêtement. Autrement dit dans les zones 4, 5 et 6 la densité du revêtement est plus importante qu'ailleurs. Les zones 4, 5 et 6 correspondent à des endroits où le revêtement est soumis à des contraintes particulières. La zone 4 correspond à la zone d'impact et du voisinage du jet de métal liquide qui est coulé dans le répartiteur de coulée à partir de la poche de coulée. La plus forte densité 1,6 à 1,8 au lieu de 1,3 à 1,5 dans le reste du revêtement, dans cette zone 4 permet à celle-ci de mieux résister à l'impact ci-dessus. La zone 5 est adjacente au niveau supérieur du métal liquide. La plus forte densité du revêtement dans cette zone lui permet de mieux résister au laitier qui se forme à la surface du métal liquide. Dans l'exemple de la figure 3, la zone 5a de plus forte densité entoure l'orifice de coulée 5b, du fond du répartiteur de coulée. Cette plus forte densité confère au revêtement une plus grande résistance aux turbulences engendrées dans le métal liquide près de l'orifice de coulée. En référence à la figure 4, le dispositif pour appliquer le revêtement 3 à l'intérieur du répartiteur de coulée comprend une trémie 6 de chargement renfermant une composition sèche de particules inorganiques, de liant et de tensioactif secs. La partie inférieure de cette trémie 6 débouche à l'une des extrémités d'une chambre allongée 7 comportant une vis d'Archimède rotative 8 suivie d'un malaxeur rotatif 9. L'extrémité de la chambre 7 opposée à la trémie 6 débouche au-dessus d'un entonnoir 10 constituant la partie supérieure d'une pompe verticale 11 du type Moineau. Cette dernière est reliée à une tubulure 12 dont l'extrémité comporte une buse 13 de projection dans laquelle débouche une canalisation 14 d'air comprimé. La chambre allongée 7 comporte en outre une tubulure d'injection d'eau 15 débouchant sensiblement entre la vis d'Archimède 8 et le malaxeur 9. Par ailleurs, la tubulure 12 comprise entre la pompe 11 et la buse 13 comporte légèrement en aval de la pompe 11, un Venturi 16 dans lequel débouche au moins une tubulure 17 d'injection d'air. Le dispositif représenté sur la figure 5 est identique à celui de la figure 2 à l'exception du fait qu'il comprend un réservoir 18 renfermant de l'eau additionnée d'un tensioactif (genre Teepol) relié à une tubulure 19 et à une pompe 19a débouchant dans la chambre 7 sensiblement entre la vis d'Archimède 8 et le malaxeur 9, le tuyau 15 est une amenée de l'eau de mouillage. Dans cet exemple, contrairement à celui de la figure 2, la trémie 6 ne renferme pas de tensioactif. Le dispositif représenté sur la figure 4 fonctionne comme suit. La vis d'Archimède 8 propulse la composition sèche vers le malaxeur 9. Avant d'atteindre le malaxeur, la composition est humidifiée par l'eau injectée par la tubulure 15 et est transformée en boue qui est malaxée par le malaxeur 9. La boue est déversée dans la pompe 11 qui l'envoie dans la tubulure 12. L'air injecté dans le Venturi 16 fait mousser le tensioactif qui a pour effet de faire gonfler la composition qui est projetée par la buse 13. Dans le cas du dispositif selon la figure 5, lors de l'application de la couche 5, on introduit dans la chambre 7, le mélange eau et tensioactif. De ce fait, grâce à l'injection d'air dans le Venturi 16, on fait mousser le tensioactif et on obtient une composition peu dense et poreuse. Ainsi pour obtenir une couche projetée plus ou moins poreuse, on peut agir sur les paramètres suivants: - présence ou non de tensioactif dans la composition initiale; - injection ou non de tensioactif dans la chambre 7; - débit d'injection d'air dans le Venturi. Ainsi, en diminuant progressivement, au cours de la projection du revêtement, le débit d'injection du mélange eau plus tensioactif dans la chambre 7 et en réduisant progressivement le débit d'injection d'air dans le Venturi 16, on peut obtenir le revêtement 3 représenté sur la figure 1 dans lequel la porosité diminue progressivement de l'intérieur vers lexterieur. On peut également obtenir, un revêtement 3A (figure 2) dans lequel la porosité est constante, en maintenant constants les débits d'alimentation en tensioactif et en air. En réduisant ces débits, on peut obtenir localement des zones 4, 5, 6 (voir figure 3) où le revêtement est plus dense et moins poreux. La projection du revêtement est avantageusement réalisée au moyen d'un robot portant la lance de projection 13. Un revêtement dont la porosité varie en fonction de son épaisseur ou de l'endroit peut être obtenu de façon automatique, en commandant le robot à l'aide d'un ordinateur préprogrammé capable d'agir sur la porosité du revêtement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi grâce à l'invention, la porosité du revêtement peut non seulement varier suivant l'épaisseur du revêtement mais également en tout endroit du revêtement. REVENDICATIONS 1. Revêtement pour protéger l'intérieur d'un récipient métallurgique destiné à recevoir un métal liquide, ce revêtement étant à base de particules inorganiques, caractérisé en ce que ce revêtement (3, 3A) présente une porosité variable. 2. Revêtement conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la porosité du revêtement (3) varie suivant son épaisseur. 3. Revêtement conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il présente une ou plusieurs zones (4, 5, 5a) où sa porosité est inférieure à la porosité moyenne. 4. Revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la composition et la granulométrie des particules inorganiques sont les mêmes dans tout le revêtement. 5. Revêtement conforme à l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la porosité est plus importante dans la partie du revêtement (3 > proche de la paroi (2) du récipient métallurgique. 6. Revêtement conforme à l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que sa porosité est moins importante dans les zones (4, 5, 5a) où le revêtement est destiné à être soumis à des contraintes particulières. 7. Revêtement conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'il présente une porosité moins importante dans l'une au moins des zones suivantes dans la zone (4) correspondant à l'impact et au voisinage du jet du métal liquide, autour des orifices (5b) de coulée du métal liquide et au voisinage du bord supérieur du revêtement. 8. Revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que sa densité varie aux environs de 1,2 à 1,8. 9. Revêtement conforme à l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que dans la zone du revêtement (3) proche de la paroi (2) du récipient, la porosité est suffisamment importante pour que les particules inorganiques ne puissent pas fritter ou ne fritter que partiellement sous l'action de la chaleur du métal liquide, tandis que dans la zone du revêtement (3) adjacente à l'intérieur du récipient, la porosité est suffisamment faible pour que les particules inorganiques puissent fritter sous l'action de la chaleur du métal liquide. 10. Revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir d'une composition aqueuse de particules inorganiques et d'un liant projeté à l'intérieur du récipient. 11. Procédé pour projeter le revêtement conforme à la revendication 10, caractérisé en ce qu'on introduit dans un malaxeur 9) une composition renfermant des particules inorganiques et un tensioactif secs que l'on additionne d'eau et on fait varier la porosité du mélange projeté en réglant le débit de l'air insufflé dans le mélange lors de sa projection afin de faire mousser plus ou moins fortement le tensioactif. 12. Procédé pour projeter le revêtement conforme à la revendication 10, caractérisé en ce qu'on introduit dans un malaxeur (9) une composition renfermant des particules inorganiques sèches que l'on additionne d'eau et on fait varier la porosité du mélange projeté en réglant le débit d'alimentation dans le mélange d'un tensioactif mélangé avec de l'eau. 13. Dispositif pour appliquer à l'intérieur d'un récipient métallurgique, un revêtement conforme à l'une des revendications 1 à 10, comprenant une trémie (6) de chargement d'une composition sèche renfermant des particules inorganiques et éventuellement un liant, la partie inférieure de cette trémie (6) débouchant dans une chambre allongée (7) comportant une vis d'Archimède rotative (8) suivie d'un malaxeur rotatif (9), l'extrémité de cette chambre opposée à la trémie (6) comportant une ouverture de sortie débouchant dans une pompe (11) raccordée à une tubulure (12) dont l'extrémité comporte une buse (13) de projection dans laquelle débouche une canalisation d'air comprimé (14), ladite chambre allongée (7) comportant en outre une tubulure (15) d'injection d'eau débouchant de préférence entre la vis d'Archimède (8) et le malaxeur (9), caractérisé en ce que sur la tubulure (12) comprise entre la pompe (11) et la buse de projection (13) est prévu un Venturi (16) dans lequel débouche au moins une tubulure (17) d'injection d'air. 14. Dispositif conforme à la revendication 13, caractérisé en ce que la composition de particules sèches contenue dans la trémie (6) est additionnée de tensioactif sec. 15. Dispositif conforme à la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir (18) renfermant de l'eau additionnée de tensioactif relié à une tubulure (19) débouchant dans la chambre (7) de préférence entre la vis d'Archimède (8) et le malaxeur (9). 16. Procédé pour la mise en oeuvre du dispositif conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que lors de la projection et lorsque l'on veut augmenter la porosité du mélange on injecte de l'air dans le Venturi (16) situé en amont de la buse (13) pour faire mousser le tensioactif contenu dans le mélange. 17. Procédé pour la mise en oeuvre du dispositif conforme à la revendication 15, caractérisé en ce que lors de la projection et lorsque l'on veut augmenter la porosité du mélange on met en communication le réservoir (18) renfermant de l'eau additionnée de tensioactif avec ladite chambre (7) et on injecte de l'air dans le Venturi (16) situé en amont de la buse pour faire mousser le tensioactif introduit dans le mélange.