Brevet FR2727884A1 — publié le 19960614

La présente invention concerne une pièce de construction céramique réfractaire, qui est conçue, par exemple, comme un tube de coulée, un tube plongeur, une lance, un bouchon monobloc, etc., la pièce de construction céramique réfractaire étant composée au moins partiellement de sections enroulées sous forme de bandage. Une telle pièce de construction a été décrite, entre autres, dans le document DE 29 33 143 C2 en tant que lance destinée à insuffler de l'oxygène, de l'azote et/ou de l'argon. A cet effet, un tube en acier est revêtu d'une ou plusieurs couches de ficelle fibreuse réfractaire, ou d'un filet, d'une bande ou d'un tissu, et imprégné ensuite d'un mélange bourbeux ou pâteux composé d'un matériau réfractaire et d'une solution de silicate de sodium. Après séchage de la première couche, on applique une deuxième couche composée d'un matériau réfractaire et d'un liant dont s'imbibe le réseau de fibres réfractaires. De cette manière, on vise à obtenir sur les lances une augmentation de la résistance à l'usure et de la résistance aux chocs thermiques. La structure d'une pièce de construction céramique réfractaire, enroulée au moins partiellement sous forme de bandage, a l'avantage de pouvoir obtenir, par l'intermédiaire du matériau support (un réseau de fibres réfractaires par exemple) une stabilité mécanique élevée. Dans le cas d'une lance, par exemple, le matériau support agit comme une armature à l'intérieur du revêtement réfractaire. L'objet de la présente invention est de perfectionner la technologie susmentionnée et de la rendre exploitable dans de nouvelles applications. A cet effet, la présente invention s'appuie sur la réflexion suivante: il existe un grand nombre de domaines d'application pour lesquels il est souhaitable que le matériau réfractaire présente une étanchéité objective et subjective, au moins sur certaines parties déterminées. C'est le cas des tubes de coulée, par exemple, dans lesquels il s'agit d'empêcher la pénétration d'oxygène dans le jet de coulée. Selon les documents DE 93 18 726 U1 et EP 0 065 514 B1, les tubes de coulée sont munis dans ce but d'un tube métallique extérieur étanche au gaz. Cette conception permet en même temps d'éviter, en cas de fissuration du revêtement intérieur réfractaire, une désagrégation totale du tube de coulée. Pour d'autres applications, comme les mattes lavées au gaz, par exemple, l'étanchéité du matériau réfractaire doit répondre à des exigences telles qu'il empêche la diffusion latérale du gaz de traitement qui traverse la matte lavée au gaz. L'invention a reconnu que, pour résoudre les deux problèmes susmentionnés, totalement différents, il est possible d'utiliser une pièce de construction céramique réfractaire, laquelle est composée au moins en partie de sections enroulées sous forme de bandage et présentant les caractéristiques suivantes: - les sections enroulées sous forme de bandage présentent des cavités s'étendant à l'intérieur du matériau réfractaire, lesquelles ont été formées par évaporation ou combustion d'un matériau support correspondant ou d'un revêtement appliqué sur le matériau support, après le séchage, la malléabilisation ou la cuisson de la pièce de construction. En d'autres termes, lors de la fabrication d'une pièce de construction céramique réfractaire conforme à l'invention, celle-ci est formée au moins en partie de sections enroulées sous forme de bandages. Le " bandage " présente à cet effet un matériau support, dont une ou deux faces sont revêtues -tout comme un bandage de plâtre en plâtre- d'une masse réfractaire. Les sections correspondantes sont fabriquées avec le bandage selon des méthodes d'enroulement appropriées et le composant est ensuite soumis à un traitement de séchage, de malléabilisation ou de cuisson. Si l'on utilise un matériau support combustible à ces températures, la fonction d'armature citée ci-dessus est certes annulée, mais en même temps des cavités in situ sont mises à disposition, qui peuvent ensuite être raccordés à une conduite extérieure d'admission de gaz et dans laquelle circule un gaz de traitement, par exemple un gaz inerte. Dans un autre mode de réalisation, le matériau support est constitué d'un matériau réfractaire, des fibres céramiques par exemple, et d'un revêtement qui s'évapore ou se consume lors du séchage, de la malléabilisation ou de la cuisson du composant, et d'une pâte réfractaire, un mortier réfractaire ou un produit analogue, confectionné autour dudit revêtement. Le cas échéant, le revêtement peut lui-même être composé d'une pâte ou d'un mortier réfractaire. Dans ces différents cas, le matériau support est conservé au cours du séchage, de la malléabilisation ou de la cuisson; ledit revêtement se contracte cependant, s'évapore ou se consume entièrement, de telle sorte que des cavités en forme de tubes se forment dans le matériau réfractaire autour du matériau support, lesquelles - tout comme il a été décrit ci-dessus- peuvent également être raccordées à des sources de gaz externes. Le mode de réalisation cité en dernier lieu a l'avantage de maintenir la fonction d'armature du matériau support et de favoriser la stabilité thermique et mécanique de la pièce de construction, même aux températures d'utilisation. Dans le cas d'un tube de coulée, comme il a été décrit ci-dessus, le mode de réalisation conforme à l'invention a l'avantage de pouvoir éviter l'utilisation d'un tube métallique extérieur. La stabilisation mécanique est assurée par le matériau support. Toute infiltration d'oxygène est évitée étant donné que les cavités décrites sont raccordées à une source de gaz inerte, qui au cours de l'utilisation, injecte un courant de gaz inerte au travers des cavités et évite une aspiration d'oxygène vers le jet de coulée. Alors que les cavités décrites remplissent une fonction "passive" dans le mode de réalisation cité ci- dessus, on peut aussi utiliser le même principe avec une matte lavée au gaz, les cavités jouant dans ce cas une fonction "active", en permettant notamment l'admission d'un gaz de traitement dans la coulée de métal. L'objet de l'invention est également de choisir le matériau du matériau support, la nature et les dimensions du matériau support, et le cas échéant, le revêtement en fonction de chaque application. Pour de nombreux domaines d'application, il semble rationnel de concevoir un matériau support en forme de réseau (bi- ou tri- dimensionnel), de telle sorte qu'il se forme dans la pièce de construction, en fin de compte, également un système de pores en forme de réseau, soit par la combustion du matériau support, soit par rétraction, évaporation ou combustion du revêtement éventuellement appliqué sur le matériau support. Ce revêtement peut être composé d'une résine synthétique ou d'une cire, par exemple. Toutefois, en fonction du domaine d'application, il est également possible de concevoir un matériau support en forme de ficelle, de forme hélicoidale ou des systèmes analogues. La présente invention ne limite en aucun cas les nombreux systèmes possibles. Il est déterminant que les cavités soient formées dans le matériau réfractaire au travers ou autour du matériau support, et qu'elles se situent dans des parties de la pièce de construction qui ont été enroulées sous forme de bandage selon la méthode décrite. Dans le cas d'un tube de coulée, il peut être rationnel de réaliser la partie intérieure du tube de coulée de façon conventionnelle par coulée ou moulage par pression et d'enrouler sur la partie intérieure une section en forme de bandage. Cette section augmente la sécurité d'emploi de l'ensemble du tube de coulée, notamment lorsque des fissures apparaissent sur la partie intérieure, dont le développement vers l'extérieur est empêché par le bandage, ce qui permet d'éviter, de plus, une admission d'air indésirable venant de l'extérieur. La pièce de construction, en forme de stratifié, obtenue par bobinage permet d'enlier des composants réfractaires choisis et qui peuvent être adaptés au profil de sollicitation. Une fois de plus, le choix du matériau réfractaire est orienté en fonction de chaque application. Des oxydes réfractaires, tels que l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de zirconium ou l'oxyde de magnésium appartiennent à des catégories typiques de matériaux réfractaires qui peuvent trouver une application conforme à l'invention. La présente invention est expliquée en détail ci- après à l'appui de la fabrication d'un tube de coulée. Pour ce faire, on réalise tout d'abord selon la méthode classique une section intérieure du tube de coulée, par coulée ou moulage par pression. On enroule ensuite sur cette partie intérieure un bandage qui est obtenu de la manière suivante: il présente un matériau support formant un réseau en fibres d'oxyde d'aluminium, qui sont revêtues d'une cire, le matériau support étant inséré dans un dépôt d'oxyde d'aluminium réfractaire. Le bandage est ensuite enroulé sous forme croisée autour de la partie intérieure et la pièce de construction ainsi fabriquée est ensuite soumise à un traitement de séchage, de malléabilisation et/ou de cuisson, ce qui provoque l'évaporation du revêtement de cire et, de ce fait, la formation de cavités en forme de canaux autour de la structure réticulaire du matériau support. Enfin, on raccorde, de préférence du côté de l'extrémité d'admission du tube de coulée, une conduite centrale d'admission de gaz au canaux de pores, dans lesquels circule au cours de l'utilisation un gaz inerte, tel que l'argon. Le dessin schématique annexé montre un tel tube de coulée, dont le tronçon intérieur coulé porte la référence 10 et la partie extérieure bobinée la référence , les canaux de pores en forme de réseaux étant représentés schématiquement et portant la référence 30 et le raccordement central de gaz inerte étant désigné par la référence 40. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pièce de construction céramique réfractaire, composée au moins en partie de sections enroulées en forme de bandage, caractérisée en ce que les sections (20) enroulées en forme de bandage présentent des cavités (30) s'étendant à l'intérieur du matériau réfractaire, lesquelles ont été formées par évaporation ou combustion d'un matériau support correspondant ou d'un revêtement appliqué sur le matériau support, après le séchage, la malléabilisation ou la cuisson de la pièce de construction. 2. Pièce de construction selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cavités peuvent être raccordées à une conduite d'admission de gaz (40). 3. Pièce de construction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau support ou les cavités (30) présente la forme d'une ficelle, de canaux annulaires ou de réseaux. 4. Pièce de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le matériau support est constitué d'un matériau réfractaire. 5. Pièce de construction selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau support est constitué de fibres réfractaires. 6. Pièce de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les sections (20) enroulées sous forme de bandage sont disposées sur une section (10) réfractaire coulée ou moulée par pression.