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La présente invention est relative à une poche pour
l'élaboration d'un métal comprenant une enveloppe métallique
munie, sur sa surface interne, d'un revêtement réfractaire de
paroi et d'un revêtement réfractaire de fond portant un trou
de coulée.
La présente invention a également pour objet un
procédé de réalisation d'un tel revêtement réfractaire de
fond.
Dans le domaine de la métallurgie, une telle poche
est connue et, dans les aciéries, on cherche à réaliser des
revêtements de fond de poche ayant une pente vers le trou de
coulée pour améliorer l'écoulement du métal en fin de coulée
et réduire ainsi les pertes de métal.
Mais, un revêtement de fond de poche, plat, incliné,
a pour principal inconvénient de se soulever par l'effet de
la dilatation thermique des matériaux réfractaires, au cours
du chauffage de la poche. Ce phénomène est encore plus
important lorsqu'on utilise des matériaux basiques dont le
coefficient de dilatation est plus élevé que celui des
matériaux acides.
Les dilatations engendrent, par un décollement au
centre, entre le revêtement et le fond de la poche, un
flambage dudit revêtement de fond.
Ce type de déformation peut entraîner une
détérioration rapide et une chute du revêtement réfractaire
de fond lors de la vidange du laitier.
La présente invention a pour but d'éviter, entre
autres, le décollement du revêtement réfractaire de fond d'une
poche pour l'élaboration de métal, par exemple d'acier.
La présente invention vise une poche pour effectuer
une élaboration de métal comportant une enveloppe métallique
ayant une surface interne munie d'un revêtement réfractaire
de paroi et d'un revêtement réfractaire de fond portant un
trou de coulée, caractérisée en ce que l'enveloppe métallique
comporte un fond plat et horizontal et le revêtement
réfractaire de fond a une surface en contact avec un métal en
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la surface du revêtement réfractaire de fond étant formée par
une surface concave présentant une forme générale sphérique
et en tout point une pente dirigée vers le trou de coulée,
ledit trou de coulée étant excentré par rapport à un centre
de ladite surface du revêtement réfractaire de fond.
De préférence, le revêtement réfractaire de fond est
constitué d'au moins un assemblage d'éléments indépendants
séparés par des joints, lesdits éléments indépendants obtenus
par moulage étant réalisés et disposés de manière à créer un
effet de voûte lorsque la poche est renversée.
Selon un mode préférentiel de réalisation de
l'invention, le revêtement réfractaire de fond est constitué
d'au moins une couche de sécurité et d'au moins une couche
d'usure, la couche de sécurité étant constituée par un
assemblage d'éléments indépendants.
Selon d'autres caractéristiques préférentielles de
l'invention:
- les éléments indépendants de fond de poche
comportent des faces latérales munies d'au moins une gorge
s'étendant sensiblement parallèlement à la surface du fond de
poche,
- les éléments indépendants de fond de poche sont
scellés avec un béton à variation permanente de dimension
positive rémanente,
- l'ensemble des éléments indépendants de fond de
poche forment une mosaïque dont les joints sont les uns
concentriques au trou de coulée et les autres rayonnants par
rapport audit trou, les joints rayonnants étant décalés d'un
joint concentrique à une autre,
- la couche de sécurité est entourée d'une ceinture
annulaire susceptible de constituer une surface de démarrage
du maconnage du revêtement réfractaire de la paroi de
l'enveloppe métallique,
- la ceinture annulaire de section sensiblement
quadrilatère comporte au moins un épaulement extérieur
définissant au moins une surface d'appui hélicoïdale, la
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largeur de ladite surface d'appui correspondant à l'épaisseur
d'au moins une couche de revêtement réfractaire de paroi.
La présente invention vise aussi un procédé de
réalisation d'un revêtement réfractaire de fond d'une poche
pour effectuer une élaboration de métal, le revêtement
réfractaire de fond étant formé par au moins un assemblage
d'éléments indépendants séparés par des joints, les éléments
ayant une géométrie donnée, caractérisé en ce que:
- on fabrique un moule constitué par un fond
convexe, et comportant des parois verticales constituant des
compartiments correspondant à la géométrie des éléments du
revêtement réfractaire de fond, lesdites parois ayant une
section correspondante à celle des joints,
- on coule dans chaque compartiment ainsi formé un
béton réfractaire choisi, et
- on démoule après que le béton soit pris en
référençant chacun desdits éléments du revêtement réfractaire
de fond.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention apparaîtront au cours de la description qui
va suivre faite en référence aux dessins annexés.
- la Fig. 1 est une vue partielle en coupe d'un
premier mode de réalisation d'une poche pour l'élaboration de
métal selon l'invention,
- la Fig. 2 est une vue partielle en coupe d'un
second mode de réalisation d'une poche selon l'invention,
~ ~~
.~ .i
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._
d'un troisième mode de réalisation d'une poche selon
l'invention,
- la Fig. 4 est une vue de dessus d'un
ensemble formé par une rampe annulaire de démarrage
de maçonnage des briques de paroi et par un
revêtement de fond de poche selon l'invention,
- la Fig. 5 est une vue en coupe d'un moule
dans lequel sont coulés les éléments indépendants de
la mosaique formant un revêtement réfractaire de fond
de poche selon l'invention.
Sur la Fig. 1 on a représenté la partie
inférieure d'une poche pour l'élaboration de métal,
par exemple d'acier, comprenant une enveloppe
métallique, par exemple cylindrique, munie sur sa
paroi interne 2 d'un revêtement réfractaire de paroi
3 et d'un revêtement réfractaire de fond 4 muni d'un
trou de coulée 5.
Le revêtement réfractaire de fond 4 est
composé d'une couche réfractaire dont la surface 6 en
contact avec le métal à élaborer est une surface
concave présentant en tout point une pente dirigée
vers le trou de coulée 5.
La forme concave 6 du revêtement réfrac-
taire de fond 4 crée un effet de voûte lorsque la
poche est renversée et de ce fait l'effet de voûte
empêche le décollement dudit revêtement réfractaire
de fond 4.
Selon un second mode de réalisation repré-
senté à la Fig. 2, le revêtement réfractaire de fond
4 est constitué d'un assemblage de plusieurs éléments
indépendants 4a séparés par des joints 7 en béton
~ réfractaire.
Les éléments indépendants 4a constituant
le revêtement réfractaire de fond 4 sont réalisés,
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par exemple par moulage, et ont chacun une forme
spécifique pour le réajustement les uns par rapport
aux autres dans le fond de l'enveloppe métallique 1
de la poche. Leur disposition et leur forme sont
déterminées de manière à obtenir un effet de voûte
lorsque la poche est renversée.
Les joints 7 sont de préférence placés,
d'une part, concentriquement au trou de coulée 5 et,
d'autre part, rayonnant par rapport à ce même trou de
coulée, lesdits joints rayonnants étant de plus
décalés d'un joint concentrique à l'autre. Les faces
latérales des éléments indépendants 4a sont munies de
gorges 8 formant sur les joints 7, des saillies qui
bloquent le glissement desdits éléments 4a les uns
par rapport aux autres.
Les gorges 8 s'étendent sensiblement
parallèlement à la surface du fond de poche.
Les éléments indépendants sont jointoyés
avec un béton réfractaire à variation permanente de
dimension positive rémanente, les autres propriétés
physiques du béton de scellement sont voisines de
celles du matériau réfractaire utilisé pour la
réalisation des éléments indépendants 4a.
--- Le béton de scellement qui forme les joints
7 est disposé de façon à équilibrer ou compenser des
déformations de dilatation dûes à la géométrie de
l'ensemble des éléments indépendants 4a.
Selon un troisième mode de réalisation
représenté à la Fig. 3, le revêtement réfractaire de
paroi comporte au moins une couche de sécurité 10 et
au moins une couche d'usure 11, et le revêtement
réfractaire de fond comporte au moins une couche de
sécurité 12 et au moins une couche d'usure 13.
Les couches d'usure (11, 13) sont en bri-
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ques réfractaires dont la qualit~ est déterminée par
les conditions d'utilisation et les sollicitations
subies dans les différentes parties du revêtement
réfractaire de poche. Ces briques peuvent être
fabriquées à partir d'agrégats notamment alumineux,
de dolomie, de magnésie.
Les briques constituant la couche de sé-
curité 10 et la couche d'usure 11, par exemple de
format semi universel, sont en appui sur un
épaulement extérieur 14 d'une rampe annulaire 15 de
démarrage de maçonnage des briques du revêtement
réfractaire de paroi. L'épaulement extérieur 14
définit deux surfaces d'appui hélicoidales
respectivement 16 et 17.
La surface d'appui 16 a la largeur de la
couche de sécurité 10 de paroi et la surface d'appui
17 a la largeur de la couche d'usure 11 de paroi.
Par ailleurs, l'épaulement extérieur 14 est
un moyen de blocage périphérique de la couche de
sécurité 12 de fond de poche.
A cet effet, sur le fond de la poche est
déposé, dans l'espace délimité par la rampe annulaire
15, la couche de sécurité 12 de fond de poche, de
forme lenticulaire et possédant une face plane 12a
scellée sur la face interne du fond de l'enveloppe
métallique 1 et une face 12b présentant une surface
concave suffisamment sphérique possédant en tout
point une pente dirigée vers le trou de coulée 5.
Sur la face concave 12b est maçonnée la
couche d'usure de fond 13 en briques réfractaires qui
épouse la forme de la concavité.
La surface 13b de la couche d'usure de fond
13, en contact avec le métal en élaboration, définie
une sphère dont le centre est situé sur l'axe longi-
tudinal du trou de coulée 5.
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.
- La couche d'usure de fond 13, en appui sur
la surface concave 12b sensiblement sphérique de la
couche de sécurité 12 de fond, a, par un effet de
voûte, tendance à se plaquer contre ladite couche de
sécurité 12 lors de dilatation thermique r ce qui
assure sa tenue mécanique lorsque la poche est
renversée.
La rampe annulaire 15 et la couche de
sécurité 12 de fond sont constituées toutes deux d'un
même matériau qui est en général un béton alumineux à
base d'andalousite. Ce béton réfractaire doit avoir
une bonne résistance mécanique à froid et une
résistance pyroscopique acceptable.
La Fig.4 est une vue de dessus de l'ensem-
ble formé de la rampe annulaire 15 et la couche de
sécurité 12 de fond.
La rampe annulaire 15, sur laquelle est
moulée l'épaulement extérieur 14 formant les deux
rampes hélicoidales respectivement 16 et 17 de
démarrage du maçonnage des briques du revêtement
réfractaire de paroi est coulée sur place. La couche
de sécurité 12 de fond est constituée d'un ensemble
d'éléments 20 formant une mosaique et jointoyés avec
un béton de coefficient de dilatation thermique
légèrement plus élevé que le coefficient de
dilat~tion thermique du matériau réfractaire
constituant lesdits éléments indépendants 20. Les
autres propriétés physiques du béton de scellement
constituant les joints 21 entre les éléments
indépendants 20 sont voisines de celles du matériau
réfractaire utilisé pour la réalisation desdits
éléments indépendants 20.
Les joints 21 sont disposés de façon à
équilibrer ou à compenser les déformations de
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dilatation dues à la géométrie de l'ensemble des
éléments indépendants 20. Les joints 21 sont de
préférence placés, d'une part concentriquement au
trou de coulée 5 et d'autre part rayonnant par
rapport à ce même trou de coulée 5, les joints
rayonnants étant de plus placés en quinconce les uns
par rapport aux autres.
Les faces latérales des éléments indépen-
dants 20 sont également munis d'une gorge 22 qui
forme, sur les joints 21 coulés, des saillies qui
bloquent le glissement des éléments indépendants 20
de la couche de sécurité 12 les uns par rapport aux
autres.
En se reportant maintanant à la Fig. 5 on
va décrire le procédé de réalisation, en préfabriqué,
des éléments indépendants (4a, 20) de la mosaique du
revêtement de fond 4 ou de la couche de sécurité 12
de fond.
A cet effet, on utilise un moule 30 formé
en gabarit du revêtement réfractaire 4 de fond ou de
la couche de sécurité 12 de fond. Le moule 30 est
constitué d'un cylindre 31 posé sur une surface
convexe 32 produisant le galbe de la surface du
-revêtement réfractaire 4 de fond ou de la couche de
sécurité 12 de fond de poche. Le moule 30 est
cloisonné avec des parois verticales 33 dont la
section correspond à la forme des joints (7, 21),
lesdites parois verticales 33 étant placées de façon
à déterminer des compartiments formant des moules
pour les éléments (4a, 20) respectivement du
revêtement réfractaire (4) de fond ou de la couche de
sécurité 12.
Après coulage du matériau réfractaire 34
dans les différents moules constituant la mosaique,
puis démoulage, les éléments (4a, 20) de forme
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-
spécifique sont référencés. Ils constituent ensemble
soit un revêtement réfractaire 4 de fond, soit une
couche de sécurité 12 de fond de caractéristique
physique homogène.
Bien que dans les exemples décrits la forme
concave de la surface en contact avec le métal à
élaborer soit de forme sensiblement sphérique,
d'autres formes conviendraient comme par exemple une
forme cylindrique ou ogivale, ces formes permettant
un arcboutement du revêtement réfractaire de fond et
sa tenue mécanique.
De plus, une telle configuration assure un
bon écoulement de l'acier vers le trou de coulée, le
point bas de la surface du revêtement réfrataire de
fond de la poche étant formé par ledit trou de
coulée.
