CASTING EQUIPMENT FOR FUSED MASSES

Abstract: 1. A casting nozzle for molten material and more particularly suitable for liquid steel, characterized in that it comprises at least one part of unburned uncompressed concrete consisting of (1) a granulate or aggregate of particules containing more than 99% by weight of alumina which has previously undergone heat treatment up to the temperature of fusion or fritting and (2) a binder consisting of from about 75 to 85% by weight of alumina, the rest of the binder substantially consisting of calcium oxide, this binder having previously undergone heat treatment up to the temperature of fusion, said part being covered with a layer of degradable refractory concrete which is likely to undergo gradual erosion due to contact with the molten materials as they are cast.

Description: Perfectionnements aux équipements de coulée de matières en fusion La présente invention est relative à des dispósitifs de coulée de matières en fusion; elle s'applique avantageusement aux matières fondues d' origine minérale et convient plus spécialement à 1' acier liquide. On connait déjà de tels dispositifs, équipant notamment les poches de coulée d'aciérie, à vidange par le fond. Ces dispositifs permettent l'écoulement intégral de l'acier contenu dans la poche. L'équipement de coulée de ces poches peut se présenter sous différentes formes. Il peut être notamment du type classique à quenouilles ou du type à plaques coulissantes. Dans le cas du type à plaques coulissantes, par exemple, l'équipement de coulée d' une poche d'aciérie est constitué d'au moins une busette interne, d'une busette externe et d'un système, situé entre les deux busettes, pour régler ou interrompre l'écoulement de la matière en fusion. La busette interne, appelée parfois busette collectrice, est insérée dans une brique de siège, qui fait partie de l'équipement de coulée, et est elle-même logée dans le garnissage réfractaire de la poche. La busette externe, que l'on appelle parfois busette régulatrice, est située sous la poche dans le prolongement de la busette collectrice; elle sert notamment à calibrer et à centrer le Jet de la coulée. Entre les deux busettes est disposé un système à plaques coulissantes planes ou cylindriques, assurant le réglage du débit de coulée de la matière en fusion, notamment de la vitesse de coulée. Dans certains cas, les différents éléments constitutifs de l'équipement de coulée sont pourvus d'un moule, par exemple une enveloppe métallique, qui assure une mise en forme correcte des matériaux réfractaires requis pour leur fabrication et qui leur confère- une certaine résistance aux sollicitations mécaniques. Jusqu'à présent, on a utilisé, pour la fabrication des éléments constitutifs de l'équipement de coulée, des matériaux réfractaires cuits, dont le coût était évidemment conditionné par leur qualité. Toutefois, en raison de l'érosion sévère à laquelle ces matériaux sont soumis lors de la coulée, leur durée de vie est extrêmement brève et dépasse rarement une opération de coulée. La section du chenal d'écoulement devient irrégulière, le Jet est perturbé et la coulée est difficile. Il est donc nécessaire de remplacer souvent l'ensemble de l'équipement, ce qui entratne des frais de démontage et de remontage, auxquels s'ajoute le prix de l'équipement lui-m#me. La présente invention a pour objet un équipement de coulée qui ne présente pas les inconvénients qui viennent d'être rappelés. L'équipement de coulée conforme à l'invention présente, par rapport aux dispositifs antérieurs, le double avantage d'une meilleure résistance à l'érosion et d'un cotit de fabrication moins élevé. Grâce à sa résistance accrue à l'érosion qui est provoquée par la matière en fusion, l'équipement de coulée conforme à l'invention présente une durée de vie plus longue et permet d'espacer les remplacements. Par ailleurs, gracie à l'invention, la fabrication de l'équipement de coulée ne nécessite pas de cuisson de ses différents éléments constitutifs, ce qui entraîne une moindre consommation d t énergie. L'équipement de coulée, obJet de la présente invention, est caractérisé essentiellement en ce qutau moins les surfaces des parties de l'équipement qui viennent en contact direct avêc la matière en fusion sont constituées, au moins en partie, au moyen de bétons réfractaires. Suivant une première modalité de l'invention, les matières premières nécessaires à la fabrication des bétons réfractaires appartiennent à une seule des trois catégories de corps suivants : acides, basiques et neutres. Suivant une autre modalité de l'invention, ces matières premières comprennent une combinaison d'au moins deux des trois catégories des corps suivants : acides, basiques ou neutres. Suivant encore une modalité de l'invention, le béton réfractaire est coulé directement dans un moule, par exemple une enveloppe métallique, qui fait partie intégrante de l'équipement de coulée. Suivant une autre modalité de l'invention, le béton réfractaire mis en oeuvre est renforcé, par exemple par une armature métallique, ce qui permet d'éviter l'emploi du moule faisant partie intégrante de l'équipement de coulée. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, l'équipement de coulée est constitué, au moins en partie, d'un béton réfractaire neutre dont la teneur en alumine est supérieure à environ 90 96 en poids. De préférence, la teneur en alumine du béton réfractaire est comprise entre environ 90 et 99 % en poids, cette teneur étant plus particulièrement voisine de 95 ,'. Le béton réfractaire utilisé conformément à la présente invention pour constituer une partie au moins de l'équipement de coulée, présente une teneur en silice inférieure à environ 1 ¯/oc et une teneur en fer ne dépassant pas environ 2 0/oc en poids, pour une teneur en alumine d'environ 95 96 en poids. Le béton réfractaire utilisé dans le cadre de la présente invention est compose d'un agrégat constitué d'une très forte proportion d'alumine et d'un liant réfractaire à prise hydraulique. L'agrégat du béton réfractaire dont les grains ont une dimension de O à 6 mm est constitué essentiellement d'alumine ayant subi préalablement un traitement thermique jusqu'à la température de fusion ou de frittage. Le liant du béton réfractaire est un ciment réfractaire à prise hydraulique du type superalumineux, contenant environ 75 à 85 ,' d'alumine et d'oxyde de calcium. Ce liant est mélangé à l'agrégat en une proportion qui peut varier entre environ 8 et 20 96 en poids par rapport à l'agrégat sec. Le béton réfractaire utilisé pour constituer au moins une partie de l'équipement de coulée contient, de préférence, des agents dispersants et stabilisants du liant, choisis avantageusement parmi le pyrophosphate de sodium et le carbonate de sodium, ces agents étant utilisés dans des proportions comprises entre environ 1 C/oo et 4 0/co du poids du liant. Le béton réfractaire contient également de préférence un plastifiant, par exemple un dérivé cellulosique, tel que la carboxymétbylcellulose ou la cellulose sulfitique en une proportion d'environ 1 0/oo en poids par rapport au liant. Selon une particularité de l'invention, la qualité du béton réfractaire est améliorée par addition de carbone sous forme cristallisée ou amorphe en une proportion pouvant atteindre 7 % du poids total du béton, Les pièces constituant l'équipement de coulée, notamment les busettes et les plaques, peuvent entre obtenues en remplissant un moule ayant la forme de la pièce désirée au moyen d'un mélange d'agrégats réfractaires et de liants réfractaires préalablement gâchés avec une quantité minimale d'eau. Avant la prise du béton réfractaire, le mélange susdit est avantageusement soumis à un compactage, damage ou vibrage pour améliorer la résistance mécanique du béton. L'invention concerne également des équipements de coulée dont la ou les busettes sont constituées d'un béton réfractaire du type défini plus haut, mais dont la partie avec laquelle le métal coulé vient en contact est constituée d'un béton réfractaire dégradable, c'est-à-dire subissant une érosion progressive au cours de la coulée, de façon que celle-ci se fasse à un débit constant. La partie dégradable des busettes est avantageusement constituée d'un béton réfractaire du type silico-alumineux ayant une teneur en alumine d'environ 45 à 65 96, de préférence d'environ 47 à 50 96 en poids. On peut également utiliser comme béton dégradable un béton réfractaire contenant environ 55 à 60 96 en poids d'alumine et de bioxyde de titane. La teneur en oxyde de fer (Fe203) de ces bétons dégradables ne peut pas dépasser 0,6 ,'. L'agrégat du béton réfractaire dégradable a avantageusement une teneur en alumine d'environ 45 à 65 96 en poids, le reste étant principalement constitué de silice. Quant au liant à prise hydraulique de ce béton, il est du type silico-alumineux contenant environ 25 à 40 96 en poids d'oxyde de calcium. Les parties en béton réfractaire dégradable peuvent etre moulées in situ dans des busettes en béton réfractaire à teneur très élevée en alumine. La demanderesse a constaté que la couche de béton réfractaire dégradable adhère parfaitement à la partie de la busette à très haute teneur en alumine qui l'entoure et que cette partie subit une usure homogène à sa surface de contact avec le métal en fusion. Les exemples suivants illustrent l'invention. Exemple Composition d'un béton réfractaire neutre. Agrégat : 92 ,' Liant : 896 Composition de l'agrégat en grains de O à 6 mm qui ont été préalablement traités thermiquement Jusqu'à la température de fusion ou de frittage - plus de 99 96 d'alumine (Al203) - moins de 1 /0O de silice - moins de 2 0/oc d'oxyde de fer (Fe203) - solde : mélange de magnésie, d'oxyde de potassium et d'oxyde de sodium. Composition du liant en grains de moins de 50 microns traités thermiquement jusqu'à la température de fusion - 75 à 85 96 d'alumine - 20 96 d'oxyde de calcium. Le mélange d'agrégat et de liant dans les proportions susindiquées est additionné d'un agent dispersant et stabilisant constitué de pyrophosphate de sodium ou de carbonate de sodium à raison d'environ 2 0/oc par rapport au liant. Les pièces en béton réfractaire sont obtenues en gâchant le mélange d'agrégat et de liant réfractaire avec une quantité minimale d'eau dans un moule. Avant la prise hydraulique du liant, le mélange est damé, compacté ou vibré. Exemple 2 Composition d'un béton réfractaire dégradable : Agrégat : 85 % Liant : 15 % Composition de l'agrégat (chamotte tendre élaborée entre 800 et 1100 C) en grains de O à 3 mm - 60 ,' d'alumine en grains - 38 % de silice (SiO2) - 1 % de Fe203 - 1 ,' d'un mélange de magnésie, d'oxyde de potassium et d'oxyde de sodium. Composition du liant en grains inférieurs à 50 microns traités thermiquement jusqu'à la température de fusion - 50 ,' d'alumine - 10 ,' de silice - 40 ,' d'oxyde de calcium. Le mélange d'agrégat et de liant gaché avec un minimum d'eau est moulé in situ dans la partie intérieure d'une busette constituée de béton réfractaire du type décrit dans l'exemple 1. La demanderesse a utilisé pour la coulée d' acier des busettes collectrices en matériaux réfractaires cuits connus, présentant les compositions données dans le tableau suivant EMI7.1 <tb> <SEP> Types <SEP> de <SEP> matériaux <SEP> réfractaires <SEP> cuits <SEP> connus <tb> Composition <SEP> A <SEP> B <SEP> <SEP> C <SEP> <tb> <SEP> en <SEP> <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> ,' <SEP> <SEP> en <SEP> poids <tb> <SEP> sio, <SEP> <SEP> 16,72 <SEP> 37,93 <SEP> 68,13 <tb> <SEP> Al203 <SEP> 81,09 <SEP> 44,26 <SEP> 22,92 <tb> <SEP> Fe203 <SEP> 1,17 <SEP> 2,89 <SEP> 2,95 <tb> <SEP> MgO <SEP> 0,09 <SEP> 0,15 <tb> <SEP> CaO <SEP> 0,24 <SEP> 0,28 <tb> <SEP> Ti02 <SEP> 0,28 <SEP> 0,55 <tb> <SEP> SiC <SEP> ¯ <SEP> 12,21 <SEP> 3,36 <tb> Avec les types B et C, on a constaté, après une seule coulée de 170 tonnes d'acier, d'une durée de 35 minutes, un taux de percée des busettes d' environ 10 ,' avec le type B de matériau réfractaire cuit et d'environ 15 ,' avec le type C de matériau réfractaire cuit. Par ailleurs, après une coulée de 170 tonnes d'acier d'une durée de 35 minutes à l'aide de busettes en matériau réfractaire cuit du type A, on a constaté que les busettes présentent de nombreuses fissures qui peuvent conduire dans 5 à 6 ,' de cas Jusqu'à une percée du métal en fusion à travers la paroi des busettes. La figure 1 des dessins ci-annexés montre schématiquement une vue en plan de la tête d'une busette en matériau réfractaire cuit du type A avant une coulée d'acier, tandis que la figure 2 représente schématiquement une coupe transversale dans le corps de la même busette après une coulée d'acier (170 tonnes en 35 minutes). A la figure 1 on ne remarque aucune altération de la busette, tandis qu'à la figure 2 on voit que cette même busette présente de nombreuses fissures désignées par la notation de référence 1. En utilisant des busettes en béton réfractaire, selon l'exemple 1,- il a été possible d'effectuer trois coulées d'acier (510 tonnes) sans aucune percée des busettes, ni aucune fissuration de ces dernières, la durée de chaque coulée étant comprise entre 35 et 55 minutes. Ce résultat est d'autant plus surprenant qu'on devait s'attendre à une érosion des busettes plus rapide que la vitesse de céramisation du béton réfractaire dont elles sont constituées. En utilisant des busettes en béton réfractaire, selon l'exemple 1, garnies intérieurement d'une couche en béton réfractaire dégradable selon l'exemple 2, on n'a constaté ni percée, ni fissuration des busettes après plusieurs coulées, malgré l'érosion progressive de la couche interne de béton réfractaire dégradable. Par ailleurs, le diamètre intérieur de la busette qui était de 42 mm avant la coulée a atteint une valeur de 71 mm à la fin de cette coulée. Cette augmentation progressive du diamètre intérieur des busettes a permis de maintenir un débit de coulée sensiblement constant, en dépit de la diminution de la pression statique de l'acier en fusion contenu dans la poche de coulée. Les essais comparatifs décrits ci-dessus démontrent la meilleure fiabilité se manifestant par une résistance à l'érosion remarquable du béton réfractaire de préférence à haute teneur en alumine utilisé selon l'invention, cette résistance à l'érosion étant étonnamment meilleure que celle des matériaux réfractaires cuits communément utilisés Jusqu'ici, malgré l'absence de cuisson lors de la fabrication des équipements de coulée. Etant donné que la fabrication d'équipements de coulée en béton réfractaire n'exige pas de cuisson, la fabrication et l'utilisation de ces bétons réfractaires au lieu des matériaux réfractaires cuits, présente des avantages importants, puisqu'on peut utiliser plus longtemps une matière (béton réfractaire) n'exigeant aucune consommation d'énergie pour la fabrication des équipements de coulée, en particulier des busettes. En bref, les équipements de coulée conformes à l'invention présentent les avantages suivants 1. une réduction des incidents d'aciérie, par un meilleur centrage et un meilleur calibrage du jet et par une plus grande régularité du débit de coulée; 2. une réduction de consommation du nombre d'équipements de coulée, dont la durée de vie est prolongée, ce qui procure une réduction des coûts d'achat et d'entretien; 3. un bilan énergétique favorable : les bétons réfractaires ne nécessitent pas de cuisson préalable et acquièrent la résistance désirée par simple séchage à l'air; 4. le prix de revient de l'équipement en béton réfractaire suivant l'invention est nettement inférieur à celui d'un équipement en produit réfractaire cuit de type classique du fait que l'équipement suivant 1' invention ne nécessite pas de cuisson mais peut être obtenu par simple prise hydraulique. Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux détails décrits plus haut et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, bien que la présente invention se rapporte de préférence à la coulée de l'acier en poche, elle ne se limite pas à cet unique objet; elle concerne également la coulée d'autres matières en fusion à l'état liquide, par exemple les matières non ferreuses, le verre et autres matières de ce genre.

Claims: REVENDICATIONS 1. Equipement de coulée de matières en fusion, convenant plus spécialement à l'acier liquide, caractérisé en ce qu'au moins les surfaces des parties de cet équipement de coulée qui viennent en contact direct avec la matière en fusion sont constituées, au moins en partie, au moyen de bétons réfractaires. 2. Equipement de coulée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les matières premières nécessaires à la fabrication des bétons réfractaires appartiennent à une seule des trois catégories de corps suivants : acides, basique; et neutres. 3. Equipement de coulée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les matières premières nécessaires à la fabrication des bétons réfractaires comprennent une combinaison d'au moins deux des trois catégories des corps suivants : acides, basiques ou neutres. 4. Equipement de coulée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le béton réfractaire est coulé directement dans un moule, par exemple une enveloppe métallique, qui fait partie intégrante de l'équipement de coulée. 5. Equipement de coulée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le béton réfractaire mis en oeuvre est renforcé par exemple par une armature métallique, ce qui permet d'éviter l'emploi du moule faisant partie intégrante de l'équipement de coulée. 6. Equipement de coulée suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué, au moins en partie, d'un béton réfractaire dont la teneur en alumine est supérieure à environ 90 96 en poids du mélange sec. 7. Equipement de coulée suivant la revendica tion 6, caractérisé en ce que la teneur en alumine du béton réfractaire est comprise entre 90 et 99 46 en poids du mélange sec. 8. Equipement de coulée suivant l'une ou l autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la teneur en alumine du béton réfractaire est d' environ 95 96 en poids du mélange sec. 9. Equipement de coulée suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la teneur en silice du béton réfractaire est inférieure à environ 1 0/oo en poids. 10. Equipement de coulée suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la teneur en fer est inférieure à environ 2 # en poids. Il. Equipement de coulée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le béton réfractaire contient un agrégat formé de plus de 99 ,' en poids d'alumine ayant subi un traitement thermique préalable jusqu'à la température de fusion ou de frittage. 12. Equipement de coulée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le béton réfractaire contient un liant à prise hydraulique à forte teneur en alumine ayant subi préalablement un traitement thermique jusqu'à la température de fusion. 13. Equipement de coulée suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le béton réfractaire contient un liant formé d'environ 75 à 85 96 en poids d'alumine, le reste étant essentiellement de l'oxyde de calcium. 14. Equipement de coulée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le béton réfractaire est constitué d'environ 8 de liant et d'environ 92 ,' d'agrégat. 15. Equipement de coulée, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie en béton réfractaire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, recouverte d'une couche d'un béton réfractaire dégradable susceptible de subir une érosion progressive due au contact des matières en fusion lors de leur coulée. 16. Equipement de coulée suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le béton réfractaire dégradable contient, comme agrégat, une chamotte tendre préalablement traitée à une température comprise entre 800 et 1100 C. 17. Equipement de coulée suivant 1'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que le béton réfractaire dégradable est du type silicoalumineux constitué d'environ 45 à 65 ,' en poids d' alumine. 18. Equipement de coulée suivant la revendication 17, caractérisé en ce que la teneur en alumine du béton réfractaire dégradable est d'environ 47 à 50 46 en poids du mélange sec. 19. Equipement de coulée suivant l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisé en ce que le béton réfractaire dégradable contient un agrégat dont la teneur en alumine est d'environ 45 à 65 ,' en poids d'alumine, le reste étant principalement constitué de silice. 20. Equipement de coulée suivant l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisé en ce que le béton réfractaire dégradable contient un liant à prise hydraulique du type silico-alumineux contenant environ 25 à 40 56 en poids d'oxyde de calcium. 21. Equipement de coulée suivant l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que le béton réfractaire dégradable contient environ 85 96 en poids d'agrégat et environ 15 96 en poids de liant.

Inventors: JACOBS, HENRI
Applicants: HAINAUT-SAMBRE SOCIETE ANONYME
Application year: 1981
Main classification: B22D41
IPC codes: B22D41