Perfectionnement aux équipements de coulée
de matière en fusion et à leur procédé de
fabrication L'invention concerne un perfectionnement aux équipements de coulée de matière en fusion et à leur procédé de fabrication.
Le brevet principal No. 884.080 concerne un équipement de coulée de matières en fusion convenant plus spécialement à l'acier liquide, cet équipement étant essentiellement 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, de bétons réfractaires acides, basiques ou neutres, alors qu'auparavant ces parties étaient constituées de matériaux réfractaires ayant subi une cuisson préalable.
La présente invention a pour objet des perfectionnements aux équipements de coulée faisant l'objet
du brevet principal. Elle se rapporte plus particulièrement à la composition des bétons réfractaires utilisés pour la fabrication d'équipements de coulée de matières en fusion d'origine minérale contenues dans une poche de coulée, ces matières minérales étant constituées par exemple de fonte ou d'acier liquide.
Conformément à la présente invention, l'équipement de coulée, comprenant notamment la ou les busettes et les plaques servant à régler le débit de la matière
en fusion à partir d'une poche de coulée, est constitué, au moins en partie, d'un béton réfractaire neutre dont <EMI ID=1.1>
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
<EMI ID=2.1>
<EMI ID=3.1>
en alumine d'environ 95% en poids.
Le béton réfractaire utilisé dans le cadre de la présente invention est composé 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 0 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% 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
<EMI ID=4.1>
Le béton réfractaire contient également de préférence un plastifiant, par exemple un dérivé cellulosique, tel que la carboxyméthylcellulose ou
la cellulose sulfitique en une proportion d'environ
<EMI ID=5.1>
Selon une particularité de l'invention, la qualité du béton réfractaire est améliorée par
<EMI ID=6.1>
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 être 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 silicoalumineux ayant une teneur en alumine d'environ 45 à 65%, de préférence d'environ 47 à 50%. en poids.
On peut également utiliser comme béton dégradable un béton réfractaire contenant environ
55 à 60% en poids d'alumine et de bioxyde de titane.
<EMI ID=7.1>
dégradables ne peut pas dépasser 0,6%.
L'agrégat du béton réfractaire dégradable
a avantageusement une teneur en alumine d'environ
45 à 65% en poids, le reste étant principalement constitué de silice. Quant au liant à prise hydraulique du béton, il est du type silico-alumineux contenant environ 25 à 40% en poids d'oxyde de calcium.
Les parties en béton réfractaire dégradable peuvent être 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 1
Composition d'un béton réfractaire neutre.
Agrégat : 9296
Liant : 8%
Composition de l'agrégat en grains de 0 à 6 mm qui ont été préalablement traités thermiquement jusqu'à la température de fusion ou de frittage.
<EMI ID=8.1>
- moins de 1 %o de silice <EMI ID=9.1>
- 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% d'alumine
- 20% 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'
<EMI ID=10.1>
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 ou vibré.
Exemple 2
Composition d'un béton réfractaire dégradable :
<EMI ID=11.1>
Liant : 15% .Composition de l'agrégat (chamotte tendre élaborée <EMI ID=12.1>
- 6096 d'alumine en grains <EMI ID=13.1>
- 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 <EMI ID=14.1>
fusion : <EMI ID=15.1>
- 10% de silice <EMI ID=16.1>
Le mélange d'agrégat et de liant gâché
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 :
<EMI ID=17.1>
Avec les types B et C, on a constaté, après une seule coulée de 170 tonnes d'acier, d'une durée
<EMI ID=18.1>
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 figura 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 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.
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.
REVENDICATIONS
1. Equipement de coulée de matières en fusion, en particulier d'acier liquide, 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% en poids du mélange sec.
2. Equipement de coulée de matières en fusion
Improvement of casting equipment
of molten matter and their process
The invention relates to an improvement to equipment for casting molten material and to its manufacturing process.
The main patent No. 884.080 relates to equipment for casting molten materials more particularly suitable for liquid steel, this equipment being essentially characterized in that at least the surfaces of the parts of this equipment for casting which come into direct contact with the molten material consists, at least in part, of acidic, basic or neutral refractory concretes, whereas previously these parts consisted of refractory materials having undergone prior cooking.
The subject of the present invention is improvements to the casting equipment which is the subject of
of the main patent. It relates more particularly to the composition of refractory concretes used for the manufacture of equipment for casting molten materials of mineral origin contained in a ladle, these mineral materials consisting for example of cast iron or liquid steel.
In accordance with the present invention, the casting equipment, comprising in particular the nozzle (s) and the plates serving to regulate the flow rate of the material.
molten from a ladle, consists, at least in part, of a neutral refractory concrete of which <EMI ID = 1.1>
in weight.
Preferably, the alumina content of the refractory concrete is between approximately 90 and 99% by weight, this content being more particularly close to 95%.
The refractory concrete used in accordance with the present invention to constitute at least part of the casting equipment, has a silica content
<EMI ID = 2.1>
<EMI ID = 3.1>
alumina of about 95% by weight.
The refractory concrete used in the context of the present invention is composed of an aggregate consisting of a very high proportion of alumina and of a refractory binder with hydraulic setting.
The aggregate of refractory concrete whose grains have a dimension of 0 to 6 mm consists essentially of alumina having previously undergone a heat treatment up to the melting or sintering temperature.
The binder of refractory concrete is a refractory cement with hydraulic setting of the superaluminous type, containing approximately 75 to 85% of alumina and calcium oxide. This binder is mixed with the aggregate in a proportion which can vary between approximately 8 and 20% by weight relative to the dry aggregate.
The refractory concrete used to constitute at least part of the casting equipment preferably contains dispersing and stabilizing agents for the binder, advantageously chosen from sodium pyrophosphate and sodium carbonate, these agents being used in proportions included Between
<EMI ID = 4.1>
The refractory concrete also preferably contains a plasticizer, for example a cellulose derivative, such as carboxymethylcellulose or
sulfitic cellulose in a proportion of about
<EMI ID = 5.1>
According to a feature of the invention, the quality of refractory concrete is improved by
<EMI ID = 6.1>
in a proportion of up to 7% of the total weight of the concrete.
The parts constituting the casting equipment, in particular the nozzles and the plates, can be obtained by filling a mold having the shape of the desired part by means of a mixture of refractory aggregates and refractory binders previously tempered with a minimum quantity. of water. Before setting the refractory concrete, the above mixture is advantageously subjected to compaction, tamping or vibration to improve the mechanical strength of the concrete.
The invention also relates to casting equipment in which the nozzle or nozzles consist of refractory concrete of the type defined above, but in which the part with which the cast metal comes into contact consists of a degradable refractory concrete, ie that is to say undergoing progressive erosion during the casting, so that it is done at a constant rate. The degradable part of the nozzles advantageously consists of a refractory concrete of the silicoaluminous type having an alumina content of approximately 45 to 65%, preferably approximately 47 to 50%. in weight.
One can also use as degradable concrete a refractory concrete containing approximately
55 to 60% by weight of alumina and titanium dioxide.
<EMI ID = 7.1>
degradable cannot exceed 0.6%.
The degradable refractory concrete aggregate
advantageously has an alumina content of approximately
45 to 65% by weight, the rest being mainly composed of silica. As for the binder with hydraulic setting of the concrete, it is of the silico-aluminous type containing approximately 25 to 40% by weight of calcium oxide.
The degradable refractory concrete parts can be molded in situ in refractory concrete nozzles with a very high alumina content.
The Applicant has found that the degradable refractory concrete layer adheres perfectly to
the part of the nozzle with a very high content of
alumina that surrounds it and that this part undergoes a uniform wear on its contact surface with the
molten metal.
The following examples illustrate the invention.
Example 1
Composition of neutral refractory concrete.
Aggregate: 9296
Binder: 8%
Composition of the aggregate in grains from 0 to 6 mm which have been heat treated beforehand to the melting or sintering temperature.
<EMI ID = 8.1>
- less than 1% o of silica <EMI ID = 9.1>
- balance: mixture of magnesia, potassium oxide and sodium oxide.
Composition of the binder in grains of less than
50 microns heat treated up to the melting temperature:
- 75 to 85% alumina
- 20% calcium oxide.
The mixture of aggregate and binder in the above-mentioned proportions is added with a dispersing and stabilizing agent consisting of sodium pyrophosphate or sodium carbonate in a proportion of
<EMI ID = 10.1>
Refractory concrete parts are obtained by spoiling the mixture of aggregate and refractory binder with a minimum amount of water in a mold. Before the hydraulic setting of the binder, the mixture
is groomed or vibrated.
Example 2
Composition of degradable refractory concrete:
<EMI ID = 11.1>
Binder: 15%. Composition of the aggregate (elaborate soft chamotte <EMI ID = 12.1>
- 6096 alumina grains <EMI ID = 13.1>
- 1% Fe203
- 1% of a mixture of magnesia, potassium oxide and sodium oxide. Composition of the binder in grains smaller than 50 microns <EMI ID = 14.1>
merge: <EMI ID = 15.1>
- 10% silica <EMI ID = 16.1>
The mixture of aggregate and spoiled binder
with a minimum of water is molded in situ in the inner part of a nozzle made of refractory concrete of the type described in Example 1.
The Applicant has used for the casting of steel collecting nozzles made of known cooked refractory materials, having the compositions given in the following table:
<EMI ID = 17.1>
With types B and C, it was found, after a single casting of 170 tonnes of steel, of a duration
<EMI ID = 18.1>
about 10% with type B of baked refractory material and about 15% with type C of baked refractory material.
Furthermore, after a casting of 170 tonnes of steel with a duration of 35 minutes using nozzles of baked refractory material of type A, it has been found that the nozzles have numerous cracks which can lead in 5 to 6 % of cases until a breakthrough of the molten metal through the wall of the nozzles.
Figure 1 of the accompanying drawings shows schematically a plan view of the head of a nozzle of baked refractory material of type A before a steel casting, while Figure 2 schematically shows a cross section in the body of the same nozzle after a steel casting (170 tonnes in 35 minutes).
In FIG. 1, there is no change in the nozzle, while in FIG. 2, it can be seen that this same nozzle has numerous cracks designated by the reference notation 1.
Using refractory concrete nozzles, according to Example 1, it was possible to make three steel castings (510 tonnes) without any drilling of the nozzles, nor any cracking of the latter, the duration of each casting being included between 35
and 55 minutes. This result is all the more surprising since one should expect erosion of the nozzles faster than the rate of ceramization of the refractory concrete of which they are made up.
By using refractory concrete nozzles, according to example 1, internally lined with a degradable refractory concrete layer according to example 2, no breakthrough or cracking of the nozzles was observed after several castings, despite erosion progressive internal layer of degradable refractory concrete.
In addition, the internal diameter of the nozzle, which was 42 mm before casting, reached a value of 71 mm at the end of this casting. This gradual increase in the internal diameter of the nozzles made it possible to maintain a substantially constant flow rate, despite the decrease
the static pressure of the molten steel contained in the ladle.
The comparative tests described above demonstrate the best reliability manifested
by a remarkable resistance to erosion of the refractory concrete with a high alumina content used according to the invention, this resistance to erosion being surprisingly better than that of the cooked refractory materials commonly used until now, despite the absence of curing during of the manufacturing of casting equipment.
Since the manufacture of refractory concrete pouring equipment does not require curing, the manufacture and use of these refractory concretes instead of the cooked refractory materials, has significant advantages, since one can use a longer material (refractory concrete) requiring no energy consumption for the manufacture of casting equipment, in particular nozzles.
It is obvious that the invention is not limited to the details described above and that numerous modifications can be made to it.
without departing from the scope of the invention.
CLAIMS
1. Equipment for casting molten materials, in particular liquid steel, characterized in that it consists, at least in part, of a refractory concrete whose alumina content is greater than approximately 90% by weight of the dry mix.
2. Equipment for casting molten materials