Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
2~73~7
La présente invention a pour obJet un procédé
d'in;ection d'une masse de bouchage dans un trou de coulee
d'un réacteur métallurgique, tel qu'un haut-fourneau,
entre deux coul~es consécutives d'utilisatlon.
Comme on le sait, les trous de coulee de reacteurs
- metallurgiques tels que les hauts fourneaux doivent ~tre
~- bouch~s entre deux coulées consécutives. Le trou de coulée
d'un haut fourneau est délimité par des blocs refractaires
de carbone, dont l'entree s'élargit progressivement par
l'intérieur du haut-fourneau durant la vie de ce dernier.
Pour procéder au bouchage du trou de coulée, il est connu
d'y in;ecter une masse de caract~ristiques physico-chimi-
ques et de plasticité déterminées.
On connait différents types de masses de bouchage,
de compositions variables en él~ments min~raux, associés
à des liants hydrocarbonés.
~ Durant les périodes d'inter-coulées, les matières
;~; volatiles contenues dans la masse de bouchage, en se
rassemblant, provoquent la formation de fissures et de
poches de gaz dans la masse. De plus, la fissuration des
~$ blocs réfractaires autour du trou de coulée provoque la
circulation de liquides dans les fissures, et ces liquides
s'infiltrent dans la masse de bouchage en provoquant en
outre une érosion de sa face interieure au haut-fourneau.
Les infiltrations de fonte liquide dans les fissures
,~ viennent progressivement remplir les poches de gaz, ce qui
favorise le décollement du "champignon" extérleur de la
. masse de bouchage.
; Il en résulte, lors de la reprise du trou de
coulée, qu'on ne peut plus, pratiquement, dépasser l'em-
' placement de la fonte qui a rempli les poches de gaz, ce
qui entraine une réduction importante de la longueur du
trou de coulée, per exemple de 3m ~ 2,~0m, De ae falt, la
.-, ' ' ~ ' .
:
.. : -
2~ ~73~
source froide est rapprochée de la source chaude, ce qui
acc~lère la degradation de l'ensemble réfractaire.
En définitive, les proc~dés de bouchage mis en
oeuvre ~usqu'à pr~sent présentent de nombreux inconvé-
nients d'exploitation, notamment les suivants : fragilisa-
tion de la masse par fissuration, formation de poches de
gaz ult~rieurement remplies de métal liquide, solidi-
fication de la masse avant bouchage complet du trou de
coulée, manque d'homogénéit~ de l'ensemble réfractaire en
raison des fissures dans les blocs carbonés, raccour-
cissement du trou de coul~e, crachements pendant la coulée
du métal liquide en raison des fissures dans les blocs
réfractaires (flammes de gaz), déterioration de la face
extérieure du "placard" formé par l'ensemble réfractaire.
L'invention a donc pour but de proposer un procéd~
de bouchage du trou de coulee grâce auquel les inconvé-
; nients ci-dessus sont pratiquement éliminés.
Suivant l'invention, le procédé d'in~ection d'une
masse de bouchage dans un trou de coulée d'un réacteur
~- 20 métallurgique est caractérisé par la successlon des étapes
i suivantes :
~ a) on in~ecte une première masse de bouchage primaire,
-, mélangée à un liant, ayant une composition et des carac-
* téristlques physico-chimi~ues déterminées, et on laissecette masse primaire se solidifier thermiquement;
,` b) après cuisson de cette masse primaire, on y perfore un
trou d'une longueur déterminée en réalisant ainsi un
~ dégazage, et on y in~ecte une deuxième masse de bouchage,
; dite masse secondaire de composition et de caractères
physico-chimiques appropriés, mélangée à un liant, pluq
, fluide que la masse primaire et à vitesse de cuisson infé-
rieure à celle de cette derniere, afin que cette masse
secondaire puisse diffuser dans des fissures de la masse
s
,. .
.':
2~7337
primaire avant d'être solidifi~e.
Gr~ce à sa grande fluidit~, la masse secondaire
diffuse à travers les fissures de l'ensemble monolithique
constitué par la masse primaire solidifiée, et stoppe
ainsi la fissuration en cours de développement dans cette
masse primaire et dans le "champignon" extérieur du trou
de coulée. Il en résulte que l'usure de la masse de
bouchage est pratiquement limitée à sa face extérieure.
Suivant une variante du procéd~ conforme à
l'invention, après diffusion et solidification de la masse
secondaire, on perce à nouveau un trou de même longueur
que le précédent dans celle-ci, et on y inJecte une
nouvelle quantité de masse secondaire afin de le boucher.
Cette étape supplémentaire assure une plus grande
sécurité du bouchage du trou de coulée.
D'autres particularités et avantages de l'inven-
` tion apparaitront au cours de la description qui va suivre
,~ faite en reférence au dessin annexé, d'une forme de
- réalisation du procédé conforme ~ l'invention donnee à
' 20 titre d'exemple non limitatif.
;~ La figure unique est une vue mi-coupe verticale
mi-élévation avec arrachements, de la paroi d'un réacteur
métallurgique environnant son trou de coulée et ds la
masqe de bouchage de celui-ci.
Le réacteur metallurgique, tel qu'un haut four-
` neau, dont une paroi 1 délimitant son trou de coul~e 2 est
partiellement représentee au dessin, comporte un ensemble
de blocs r~fractaires 3 ~uxtaposés autour du trou de
coulée 2.
Entre deux coulées d'utilisation du ré~cteur, le
trou 2 est normalement bouché par une masse 4 qui se
termine, du côté intérieur au réacteur, par une partie
élargie 5 appelée "champignon" remplissant l'extrémité 2a
:
21~73~7
évasée du trou 2.
Suivant l'état de la technique antérieure à
l'invention, des fissures telles que 6 apparals~ent dans
la masse de bouchage 4 et specialement dans son champignon
5. Les fissures 6 aboutissent à des poches de gaz tels que
7, formées durant la solidification de la masse de bou-
` chage 4, et qui sont remplies progressivement de métal
liguide (fonte dans le cas d'un haut-fourneau), ainsi que
~` cela a été expliqué pr~cédemment.
Suivant l'invention, on procède à l'in~ection dans
le trou de coulée 2 de la masse de bouchage 4 comme suit:
a) on injecte une première masse de bouchage
' primaire, ayant une composition chimique et des carac-
téristiques physico-chimiques déterminées, adaptées aux
conditions de marche du haut-fourneau. Cette masse pri-
~ maire est m~langée intimement à un liant organique appro-
.`t' prié choisi parmi les résines ph~noliques, les goudrons,
~-~ les huiles p~trolières ou vég~tables par exemple une
~` résine phénolique, et on la laisse se solidlfier thermi-
s 20 quement.
L'analyse chimique de la masse dite prlmaire sur
produit calciné a par exemple la composition pondérale
générale suivante :
AlaO3 8 à 65%
. 25 SiO2 + Si3N4 8 à 62%
SiC 5 à 35%
Fe2O3 0,1 à 5%
; MgO 0,1 à 4,5%
et plus précisément la composition suivante :
Al2O3 45,5%
SiO2 + Si3N4 33,5%
SiC 15%
:
:,,~
,.
, . .
: :-t~ `
.
,...................................................... .
A, , . ~" ~ : ," : 1` '
",.
.: , .
. f
` 2~73~
Fe203 3,3~
. MgO 0,1%
le reste étant constitué par des éléments résiduels.
,.:
. ,.
MASSE DE BOUCHAGE PRIMAIRE
Constituant de base ...................... BAUXITE
Nature de liaison ........................ ORGANIQUE
Dimension maximum des grains en mm ....... .3
Masse volumique apparente en kg/m3 ....... 2210
PROPRIETES PHYSIQUES : mesurées sur éprouvettes cylin-
driques 0 50x50
- EN VALEURS MOYENNES
-~ 15 Apr~ès cuisson à ....... C 800
Masse volumique apparente Kg/m3 1930
Résistance à la compression MPa 5,4
; Porosité ouverte % 32
Cette masse primaire de bouchage possède un
coefficient de plasticité adapté aux conditions d'utilisa-
tion et à la puissance des "boucheuses".
Au cours de sa solidification, les matières
volatiles de cette masse de bouchage primaire se ras-
semblent pour former des poches de gaz telles que 7, après
avoir cheminé dans la masse par des microfissures telles
que 6.
b) Après cuisson de la masse primaire, on y
perfore un trou 8 d'une longueur déterminée, depuis
l'extérieur du réacteur, jusqu'à une poche de gaz 7, ce
qui provoque le dégazage de celle-ci.
On inJecte alors dans le trou 8 une deuxième masse
de bouchage, dite masse secondaire, dont la composition
. ~ ~
`.',~,
,'
:..
,, ,
. .
':'j, '
.. .
.
,
21~3~7
chimique et les caractères physico-chimlques sont ceux
mentionnés dans le Tableau 2 ci-dessous, dans les limites
. approximatives des fourchettes mentionnées dans ce ta-
: bleau.
~ 5 L'analyse chimique de la masse dite secondaire sur
- produit calciné a la composition pondérale générale
, suivante :
~ Al203 35 à 65
:; SiO2 + Si3N4 20 à 40%
' 10 SiC 0,1 à 30%
Fe2O3 0,2 à 4,5%
. MgO 0,1 à 3,5%
,.
de préférence
A12O3 40 à 58%
SiO2 + Si3N4 20 à 35%
-. SiC 0,1 à 30%
. Fe2O3 0,2 à 4,5
, MgO 0,1 à 3,5%
'. et par exemple
: Al203 52
,~ SiO2 + Si3N4 29%
SiC 16%
Fe203 2,6%
MgO 0,2%
~, le reste étant constitué par des éléments résiduels.
s~
TABL~A~U 2
MASSE DE BOUCHAGE SECONDAIRE
~ Constituant de base .................. CORINDON blanc
:: Nature de liaison .................... ORGANIQUE
: '`
.
,
~ ,...
,
,'' ' ' .
, .
.
,
2~ ~73~7
Dimension maximum des grains en mm .. 0,5
Masse volumique apparente en kg/m3 .. 2150
'
PROPRIETES PHYSIQUES : mesurees sur éprouvettes cylin-
driques ~ 50x50
-~: EN VALEURS MOYENNES
Après cuisson à ............ C 800
Masse volumique apparente Kg/m3 1750
Résistance à la compression MPa 2,8
Porosit~ ouverte ~ 38,5
.~
La masse secondaire comporte plus de 95% de grains
dont la taille est inférieure à 500 ,um. Ces grains sont
mélangés à un ou plusieurs liants organiques dont la
quantité représente plus de lQ% du poids du mélange total,
liant dont le r~sidu après cokéfaction selon, par exemple,
la norme ASTM D 2416 est supérieur à 5%. Cette plus fine
granulometrle confère à la masse secondaire une fluidité
-~ 20 plus grande que celle de la masse primaire cette fluidité
est caractérisée par un indice d'ouvrabilité supérieur à
20% à 20C mesuré selon, par exemple, la norme AS~M C181.
La masse secondaire a une vitesse de cuisson inférieure à
celle de la masse primaire, à travers laquelle elle
' 25 diffuse en s'infiltrant dans les fissures en cours de
~, formation et de développement dans la masse primaire 4 et
dans son champignon 5, ~usqu'à sa solidification complète.
~'; L'ensemble des fissures est alors rempli et le gaz chassé
; .~
de celles-ci.
En d'autres termes, l'in;ection d'une masse
; secondaire plus fluide que la masse primaire renforce les
zones de celle-ci fragilisées par la microfissuration, la
masse secondaire ayant le temps de s'infiltrer dans les
~.
,
,:
,
' ,, . , ' ,
~'" .
2~73~7
~- microfissures de la masse primaire grace à sa falble
vitesse de durcissement et à sa plus grande fluidit~.
De ce fait, la masse de bouchage n'est plus
degradée par des fissures, et le champignon 5, qui ne
subit plus de dégradation dans sa masse, reste par con-
` séquent en place, seule sa face extérieure subissant
encore une érosion.
Après inJection de la masse secondaire, lebouchage du trou de coulee 2 est en principe terminé.
Toutefois par sécurité il est possible de proc~der à un
nouveau perçage d'un trou 8, sur la même longueur que le
précedent, et d'injecter à nouveau une quantité~appropriée
de masse secondaire, qui complète si nécessaire l'action
de la masse secondaire précédente.
.
,, .
, ~,
:
:.
.
.
.,
.
~,,
.
..
,.
~. . .
