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RÉSUMÉ
L’utilisation de céramiques réfractaires très différentes pour l’élaboration de l’acier se justifie par les sollicitations très variées subies en service par ces réfractaires .Les conditions dans les outils sidérurgiques sont présentées. Des observations de dégradations caractéristiques des réfractaires dans les installations sidérurgiques sont décrites en détail à l’aide de photographies.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Philippe BLUMENFELD : Expert en réfractaires du groupe ArcelorMittal, en retraite - Conseil, Beaucaire, France
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Jacques POIRIER : Professeur émérite de l’université d’Orléans - CEMHTI – Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation, CNRS, Orléans, France
INTRODUCTION
Les réfractaires de sidérurgie ont des performances qui dépendent des conditions d’utilisation en relation avec la fabrication du métal liquide. Ces conditions si évolutives ont rendu nécessaire de développer des centaines de réfractaires différents capables de résister au mieux dans les différentes zones de ces nombreux fours.
Cet article présente dans une première partie les conditions subies par les réfractaires du haut fourneau à la coulée continue.
Les conditions de température, d’atmosphère, la présence de laitiers, le débit des différentes matières (gaz, métal…), le fonctionnement permanent ou intermittent, le cyclage thermique, varient beaucoup au cours de l’élaboration dans les différents fours.
On essaie ici de quantifier la température, la pression partielle d’oxygène, les flux de matières… L’objectif est de lister les grandes sollicitations imposées aux réfractaires et de les hiérarchiser dans les différentes étapes de l’élaboration.
La seconde partie de cet article est dédiée à la description des principaux types de dégradation des réfractaires en sidérurgie par l’observation visuelle. La complexité des attaques des réfractaires rend encore aujourd’hui indispensables ces observations de manière à optimiser judicieusement les choix des matériaux réfractaires
Les grands types de dégradation des réfractaires que l‘on peut observer dans les outils industriels sont décrits en détail. On utilise pour cela des planches de photographies.
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MOTS-CLÉS
outils sidérurgiques dégradations des réfractaires installations sidérurgiques sollicitations des réfractaires
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2. Dégradations des réfractaires observées en sidérurgie
2.1 Importance de l’observation dans la démarche d’amélioration
Dans cette section, nous allons illustrer les dégradations telles qu’on peut les observer sur les réfractaires après utilisation et démolition, lors d’une expertise ou d’une analyse « post-mortem » selon les termes consacrés. L’observation des réfractaires usagés est un des points de départ essentiel pour le réfractoriste dans le but d’améliorer la tenue des réfractaires.
Une telle démarche intervient à la suite de plusieurs types de situations. Il peut s’agir d’un objectif de long terme pour optimiser le choix des réfractaires et obtenir une augmentation de durée de vie. L’objectif est le plus souvent de plus court terme, à la suite d’incidents provoqués par une dégradation imprévue et rapide des réfractaires. De telles contre-performances se produisent fréquemment notamment en aciéries et elles sont le plus souvent consécutives à une évolution des conditions d’élaboration du métal et d’utilisation des réfractaires. L’origine des incidents peut aussi résulter d’une « non-qualité » des réfractaires livrés par les fournisseurs, mais ceci n’est pas fréquent si le sidérurgiste travaille avec des fournisseurs connus, sous assurance qualité. Cependant, cette hypothèse est toujours envisagée et nécessite d’expertiser les réfractaires, aussi dans le but de déterminer les responsabilités en cas de litiges.
Dans tous les cas, le diagnostic des paramètres et mécanismes d’attaque critiques est extrêmement difficile à réaliser ; ce qui s’explique par leur multiplicité et leur intrication (figure 4).
Pour démarrer et commencer à formuler des hypothèses, l’observation des réfractaires et la mesure de leurs épaisseurs est capitale. Si la problématique est bien connue et l’expérience solide, l’observation peut être suffisante pour conclure. Si la problématique est nouvelle, il faut alors poursuivre par une collecte de données sur les procédés et les autres conditions de l’utilisation, comme illustré à la figure 5. Pour tester la vraisemblance des hypothèses, l’analyse de données est indispensable. Elle permet de rechercher les paramètres variant en corrélation avec l’usure...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BERANGER (G.), GUY (H.), SANZ (G.) - Le livre de l’acier. - Lavoisier (1994).
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(2) - POIRIER (J.), RIGAUD (M.) - Corrosion of Refractories : The Fundamantals, - FIRE Compendium Series, Volume 2-A, GöllerVerlag (2017).
-
(3) - POIRIER (J.), BLUMENFELD (Ph.), MAQUET (M.), PIRES-FRANCO (Ph.) - Les céramiques réfractaires (Chap. 4), les céramiques industrielles. - Dunod (2013).
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(4) - POIRIER (J.), RIGAUD (M.) - Corrosion of Refractories : The Impact of Corrosion, - FIRE Compendium Series, Volume 2-C, GöllerVerlag (2018).
-
(5) - POIRIER (J.), BOUCHETOU (M.L.), QAFSSAOUI (F.), ILDEFONSE (J.P.) - Analysis and interpretation of refractories microstructures in studies of corrosion mechanisms by liquide oxides, - Journal of the European Ceramic Society, 28 [8] 1557-1568 (2008).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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(Matériaux réfractaires) - ISO IC81.080 -
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