BE1003552A3 - Mortiers ou ciments refractaires et leur utilisation. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne des mortiers ou des ciments réfractaires qui comprennent au moins un matériau réfractaire usuel, de l'argile et un liant temporaire. Les mortiers ou ciments réfractaires de la présente invention sont caractérisés par le fait qu'ils contiennent comme liant temporaire de 3 à 15% en poids rapportés au total des composants d'au moins une huile siccative et que le matériau réfractaire présente une faible surface spécifique. Utilisation pour la fixation, c'est-à-dire pour le remplissage des joints au cours du montage des douilles, des briques ou des cônes de passage de gaz dans les récipients ou réservoirs pour métaux fondus.
Description
MORTIERS OU CIMENTS REFRACTAIRES ET LEUR UTILISATION
La présente invention concerne l'objet des revendications.
Pour assembler des pièces de forme réfractaires, par exemple des brigues réfractaires et, en particulier, pour le montage de pièces de forme perméables aux gaz telles que brigues ou cônes pour passage de gaz ainsi que douilles dans des récipients ou des réservoirs pour métaux fondus et, en particulier, pour aciers fondus, on utilise le mortier réfractaire ou le ciment réfractaire. Les brigues et cônes pour passage de gaz de ce type ont déjà été décrits, par exemple, dans Iss brevets EP 0-021 861 B1 et US-PS 3,330,645.
Le mortier ou le ciment réfractaires utilisés jusqu'à présent pour le montage des douilles, des brigues et des cônes pour passage de gaz de ce genre contenaient généralement au moins un matériau réfractaire granulé à base de d'argile-et d'un liant temporaire.
Ces mortiers ou ciments réfractaires déjà connus présentent toutefois l'inconvénient que les douilles, les brigues ou les cônes pour passage de gaz ainsi fixés gui ont été installés dans des récipients ou des réservoirs pour métaux fondus et, en particulier, pour aciers fondus, ne pouvaient être retirés que difficilement vu que ces mortiers ou ciments réfractaires sont durcis et subissent un frittage céramique par suite de l'effet des températures élevées, de l'ordre par exemple de 1500°C dans le cas de l'acier fondu, si bien que les douilles , les briques ou les cônes pour passage de gaz ne pouvaient être éliminés à nouveau qu'en utilisant des moyens mécaniques puissants comme, par exemple, un marteau à air comprimé.
D'autre part,, le brevet DE 27 47 63é C2 a décrit des masses réfractaires et de forme stable destinées au revêtement des récipients pour acier ou fonte fondue à base de dolomite calcinée et granulée contenant de 1 à 6% en poids d'huile naturelle de triglycérides et de 2 à 6% en poids d'un liant sec broyé inorganique. Ces masses réfractaires ne conviennent toutefois pas comme mortier ou ciment réfractaire et ne conviennent pas, en particulier, pour le montage de douilles, de briques ou de cônes pour passage de gaz dans les récipients ou réservoirs pour métaux fondus et, en particulier, pour acier fondu.
La présente invention a pour objet de proposer un mortier ou un ciment réfractaires qui peuvent être chauffés à des températures élevées, par exemple à 1500°c,qui se présentent en cas d'utilisation dans un récipient ou un réservoir pour métal fondu tout en étant moins fortement durcis et en assurant néanmoins une étanchéité suffisante si bien que l'on ne doit utiliser que des moyens mécaniques moins puissants pour l'enlèvement d'une brique ou d'un cône pour passage de gaz afin de démolir l'assemblage du joint entre la brique perforée et une brique ou cône pour passage de gaz , si bien qu'il n'est plus nécessaire de prévoir une enveloppe de tôle complète ou fort étendue pour une brique ou un cône de passage de gaz ou une douille de ce genre, tout en assurant toutefois simultanément une assise rigide.
Pour atteindre ce résultat, les mortiers ou ciments réfractaires de la présente invention gui sont mentionnés dans le préambule de la revendication 1 sont caractérisés par le fait qu'ils contiennent comme liant temporaire de 3 à 15% en poids rapportés au total des composants d'au moins une huile siccative et que le matériau réfractaire présente une faible surface spécifique.
Conformément à un mode de réalisation préféré, les mortiers ou ciments réfractaires contiennent de 6 à 12% en poids d'huile siccative, l'huile de lin ou l'huile de lin cuite étant particulièrement préférées comme huile siccative pour cette application. On pourrait toutefois utiliser également d'autres huiles siccatives, par exemple l'huile de bois, l'huile de pétria, l'huile de soya et l'huile de poisson ou encore l'huile de ricin déshydrogénée c'est-à-dire des huiles qui, grâce à la présence d'acides gras insaturés, sont en mesure d'absorber l'oxygène de l'air et de sécher en formant une couche élastique relativement dure.
Les matériaux réfractaires utilisés pour les mortiers ou ciments réfractaires de la présente invention possèdent une surface spécifique de moins de 1,5 m3/g et, de préférence, de moins de 1 ma/g (mesurée d'après BET). Les matériaux réfractaires peuvent être utilisés séparément ou en mélange.
Il s'agit de préférence, dans le cas de ces matériaux réfractaires, de matériaux à base de AljOj avec une préférence particulière pour l'argile tabulaire ou la mullite en billes. Lorsqu'on utilise de l'argile tabulaire, il est possible de réaliser des températures d'application plus élevées pour le mortier ou le ciment réfractaires utilisés tandis que, en cas d'utilisation de mullite en billes, il se produit l'effet dit "de roulement à billes", c'est-à-dire que si l'on utilise un mortier ou un ciment réfractaires de ce genre pour le montage de douilles ou de brigues pour passage de gaz dans les orifices correspondants, l'insertion avec rotation se trouve alors facilitée.
Conformément à un autre mode de réalisation préféré, une partie des matériaux réfractaires peut être remplacée par du CrgOg (oxyde de chrome, vert) ou un minerai de magnésie chromée ou un minerai de chrome avec magnésie, de façon à obtenir une meilleure résistance aux scories. On utilise avantageusement le CrjOg de qualité pigment, c'est-à-dire avec une granulométrie comprise entre 0,1 yum et 15joxa, tandis que la quantité de C^Og ne doit pas dépasser avantageusement 2% en poids rapportés à la quantité totale de matériaux réfractaires. Ceci s'applique également en cas d'utilisation de minerai de chrome et de magnésie ou de minerai de magnésie au chrome, tandis que la teneur en C^Og du mélange de matériaux réfractaires ne doit pas dépasser 2% en poids.
Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, on peut ajouter des fibres de polyacrylo-nitrile, généralement en quantités comprises entre 0,05 et 1% en poids rapportés au total des composants. L'addition de fibres de polyacrylonitrile de ce genre donne lieu à un effet de fixation et à une meilleure possibilité de mise en oeuvre lorsqu'on utilise le mortier ou le ciment réfractaires pour le montage, par exemple, de douilles ou de briques pour passage de gaz dans les orifices prévus à cet effet.
Conformément à un autre mode de réalisation préféré de l'invention, les mortiers ou ciments réfractaires de la présente invention comprennent un matériau réfractaire à base de AlgOg et, de préférence, une argile tabulaire c'est-à-dire de l'Alg^ ^ense et très pure. Toutefois, on peut également utiliser comme matériau réfractaire à base de Al203 du corindon ou du corindon fondu. La fraction de matériau réfractaire à base de A1203 est généralement d'au moins 80% en poids rapportés au total des composants du mortier ou du ciment réfractaires.
Conformément à un autre mode de réalisation préféré, les mortiers ou ciments réfractaires de la présente invention contiennent comme matériaux réfractaires du Zr02, du ZrSiO^ (sable de zircon), du HgO et/ou du Si02 (sable de quartz).
La granulométrie du ou des matériaux réfractaires est généralement telle gue la limite supérieure soit de 90 yum et, avantageusement, de 44 ^tm.
Les mortiers ou ciments réfractaires de la présente invention contiennent également un composant à base d'argile, qui est généralement de l'ordre de 1 à 5% en poids et, de préférence de 1 à 3% en poids rapportés au total des composants.
Conformément à un mode de réalisation préféré, les mortiers ou ciments réfractaires de la présente invention contiennent, comme argile, une argile stratifiée ou une argile plastique et en particulier de la bentonite, tandis que la quantité de bentonite est avantageusement comprise entre 1 et 3% en poids et, plus particulièrement, entre 1,5 et 2,5% en poids.
L'indication donnée ci-dessus "rapportée aux composants" signifie les composants proprement dits du mortier ou du ciment réfractaires, c'est-à-dire les matériaux réfractaires, l'argile et le liant temporaire sous forme de l'huile siccative. Les mortiers et ciments réfractaires conformes à la présente invention sont préparés avec de l'eau en vue de leur utilisation, afin d'obtenir la consistance appropriée. Cette eau de préparation n'est toutefois pas comptée parmi les composants proprement dits.
Comme déjà mentionné ci-dessus, on a constaté avec surprise que les mortiers ou ciments réfractaires de la présente invention conviennent en particulier comme matériau de rejointoyage pour le montage des douilles, des brigues ou des cônes pour passage de gaz dans les réservoirs ou récipients pour métaux fondus et, en particulier, pour acier fondu, vu qu'ils durcissent nettement moins fort que les mortiers ou ciments réfractaires connus jusqu'à présent et ne contenant pas d'huile siccative parmi leurs composants. Après l'utilisation du ciment, c'est-à-dire après qu'il a été exposé à des températures élevées dans le récipient ou réservoir pour métaux fondus, les mortiers ou ciments réfractaires utilisés forment une masse assez poreuse et friable, si bien que l'enlèvement de briques ou de cônes de passage de gaz de ce genre peut être réalisé simplement avec quelques légers coups de marteau sur une brique ou un cône pour passage de gaz de ce genre afin de les retirer de la brique perforée, tandis que le mortier ou ciment réfractaires utilisé s'effrite facilement.
La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide de la figure en annexe, qui représente un système standard avec cône de passage de gaz amovible et douille céramique, tels qu'on en utilise pour l'adduction de gaz tels que l'argon ou l'azote dans les poches de coulée.
Dans cette figure, le chiffre 1 désigne la partie d'un fond de poche dans lequel est maçonnée une brigue perforée 2 avec cavité conique. Dans cette brique perforée 2 est inséré le cône pour passage de gaz perméable 3, tandis que le joint 4 entre la cavité conique de la brique perforée 2 et le cône de passage de gaz 3 est rempli d'un mortier ou d'un ciment conforme à la présente Invention. Le cône de passage de gaz 3 est fixé sur la face extérieure du fond de poche 1 au moyen d'une fermeture à baïonnette 5 ordinaire, représentée partiellement seulement, et présente le tube d'adduction de gaz 6 par lequel est amené le gaz de balayage.
Le ciment réfractaire qui a été utilisé pour le montage était constitué des composants suivants, qui ont été intimement mélangés pour obtenir un ciment facile à mettre en oeuvre et bien lubrifiant au moment du montage: 80 parties en poids d'argile tabulaire (A^O^) 1,5 partie en poids de bentonite 10 parties en poids d'huile de lin cuite
Ce ciment a ensuite été préparé avec 8,5 parties en poids d'eau, pour obtenir la consistance et la viscosité requises.
Ce ciment conforme à la présente invention ne présente pas seulement une meilleure possibilité de mise en oeuvre, c'est-à-dire un bon effet lubrifiant, mais le montage se trouve également facilité du fait que ce ciment peut continuer à être utilisé pendant une période plus longue et qu'il est possible d'ajuster, c'est-à-dire d'orienter exactement le cône de passage de gaz pendant une durée plus longue.
D'autre part, le ciment réfractaire de la présente invention a pour avantage que sa résistance est plus élevée aux basses températures par suite de la réticulation de l'huile de lin tandis que, au cours de l'utilisation, c'est-à-dire de l'exposition à des températures élevées, il ne se produit pas de liaison céramique, ce qui facilite le démontage et l'élimination sans difficulté des résidus de ciment adhérant à la cavité conique de la brique perforée.
Dans un ciment ou mortier de la présente invention il peut toutefois être indispensable d'empêcher le mieux possible la pénétration de l'oxygène de l'air à température élevée pour éviter une érosion prématurée causée par cette adduction d'oxygène de l'air avec, pour résultat, une porosité croissante et une diminution de l'étanchéité aux gaz et même une diminution de la résistance mécanique.
C'est pourquoi un cône ou une brique de passage de gaz utilisés en combinaison avec le mortier ou ciment de la présente invention, ou bien encore une douille utilisée avec celle-ci présentent avantageusement, du côté par lequel a lieu la pénétration libre de l'air, une enveloppe de tôle qui évite une telle pénétration de l'oxygène de l'air.
Lorsqu'on utilise un mortier ou ciment réfractaire de la présente invention, il peut être avantageux d'appliquer une couche de protection en ciment moins poreux du côté de la pointe„d'un cône de passage de gaz, c'est-à-dire du côté qui vient plus tard en contact avec le métal liquide, afin de ralentir la pénétration du métal jusqu'au mortier ou ciment réfractaires de la présente invention.
Une couche de protection de ce genre est désignée par 7 à la figure.
Les mortiers ou ciments réfractaires de la présente invention peuvent contenir en outre des éléments d'addition usuels conus en soi et, en particulier, des stabilisateurs de suspension,des agents de fixation,des agents tensioactifs, des agents de gélification, etc.
Le tableau ci-après indique les compositions d'autres ciments ou mortiers réfractaires conformes à la présente invention ainsi que les quantités d'eau à ajouter.
TABLEAU
Claims (13)
1. Mortiers ou ciments réfractaires comprenant un matériau réfractaire usuel, de l'argile et un liant temporaire, caractérisés en ce qu'ils contiennent comme liant temporaire de 3 à 15% en poids rapportés au total des composants d'au moins une huile siccative et que le matériau réfractaire présente une faible surface spécifique.
2. Mortiers ou ciments réfractaires selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'ils contiennent de 6 à 12% en poids d'huile siccative.
3. Mortiers ou ciments réfractaires selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce qu'ils contiennent comme huile siccative de l'huile de lin ou de l'huile de lin cuite
4. Mortiers ou ciments réfractaires selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce que la surface spécifique du matériau réfractaire est inférieure à 1,5 m3/g et, de préférence, inférieure à 1,0 m3/g.
5. Mortiers ou ciments réfractaires selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce que le matériau réfractaire est un matériau à base de A120^.
6. Mortiers ou ciments réfractaires selon la revendication 5, caractérisés en ce qu'ils contiennent comme matériau réfractaire de l'argile tabulaire.
7. Mortiers ou ciments réfractaires selon les revendications 1 à 4, caractérisés en ce que le matériau réfractaire comprend du Zr02, du ZrSi04 (sable de zircon) , du MgO, du C^O^, du Si02 et/ou de la mullite en billes.
8. Mortiers ou ciments réfractaire selon l'une des revendications precedentes, caractérisés en ce qu'ils contiennent une quantité comprise entre 0,05 et 1% en poids rapportés au total des composants de fibres de polyacrylnitrile.
9. Mortiers ou ciments réfractaires selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce qu'ils contiennent de 1 à 5% en poids d'argile, rapportés au total des composants.
10. Mortiers ou ciments réfractaires selon la revendication 9, caractérisés en ce qu'ils contiennent comme argile une argile plastique.
11. Mortiers ou ciments réfractaires selon la revendication 10, caractérisés en ce qu'ils contiennent comme argile plastique de la bentonite.
12. Mortiers ou ciments réfractaires selon la revendication 11, caractérisés en ce qu'ils contiennent de 1 à 3% en poids de bentonite.
13. Utilisation des mortiers ou ciments réfractaires selon l'une des revendications précédentes pour la fixation de douilles, de briques ou de cônes pour le passage de gaz dans les récipients ou les réservoirs pour métaux fondus et, en particulier, pour acier fondu.
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