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RÉSUMÉ
Les réfractaires utilisés en fonderie sont organisés autour de quatre grandes familles : les monolithiques, les préfabriqués, les façonnés et les fibreux. La durée de vie du garnissage d'un four dépend particulièrement du choix des matériaux qui composent le revêtement réfractaire. Le présent article décrit, notamment, les données requises pour la recherche du meilleur garnissage possible, sans oublier l'importance de la mise en oeuvre et de la mise en service des installations.
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Jean-Pierre GAUCHÉ : Ingénieur Physico-Chimiste (EOA de Paris) - Professeur à l'École Supérieure de Fonderie et de Forge, Sèvres - Expert près du Centre Technique des Industrie de la Fonderie
INTRODUCTION
Dès l'instant où un matériau n'est pas altéré lorsqu'il est chauffé au-delà de 300 °C, il est dit « réfractaire ». Lors des usages métallurgiques, la résistance thermique est nécessaire pour conserver l'énergie et contenir le métal notamment au cours de sa fusion. Cette double propriété est notamment celle des divers matériaux réfractaires utilisés dans l'industrie.
Généralement, les matériaux réfractaires sont des composés non organiques et non métalliques. Chimiquement, ce sont des oxydes très résistants à la température, les plus courants sont : la silice, l'alumine, la magnésie, la mullite, la zircone...
En fonderie, les produits réfractaires sont particulièrement confrontés aux métaux liquides comme l'acier, la fonte, l'aluminium, le cuivre, le bronze, le laiton... c'est-à-dire à des températures comprises entre 330 °C et 1 700 °C. Tous les constituants de ces produits doivent résister non seulement aux contraintes thermiques, mais également aux sollicitations thermochimiques qui résultent du contact métal/revêtement.
La fonderie a cette spécificité d'utiliser plus particulièrement des produits non façonnés (> 90 %) ; ainsi, contrairement aux briques, les revêtements sont installés, séchés et cuits sur le lieu de leur utilisation.
Les réfractaires utilisés en fonderie sont organisés autour de quatre grandes familles : les monolithiques, les préfabriqués, les façonnés et les fibreux.
Le présent article décrit également les données requises pour la recherche du meilleur garnissage possible, sans oublier l'importance de la mise en œuvre et de la mise en service des installations.
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5. Choix des réfractaires
Le choix rationnel de réfractaires pour garnir un appareil de fonderie comporte deux étapes essentielles :
-
une description détaillée de l'appareil considéré et de ses conditions de marche ;
-
une étude comparée des produits réfractaires susceptibles d'être retenus.
5.1 Données concernant le four de fonderie et son mode d'exploitation
Les données requises sont celles qui concernent spécifiquement le four pour lequel on recherche le meilleur garnissage possible, et non pas des informations générales sur la famille de fours considérée. En d'autres termes, il s'agit de données réelles, constatées en atelier et mesurées avec précision.
Citons entre autres :
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type de four : four de fusion à induction à creuset, four de maintien à induction à canal, four de fusion à arc, four à flamme, four à résistances électriques, cubilot, poche de coulée, de transfert, de traitement, etc. ;
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caractéristiques du four : constructeur, taille, forme, puissance, capacité utile, capacité totale, vitesse de fusion, moyens de refroidissement, carte des températures intérieures, extérieures, etc. ;
-
métal ou alliage séjournant dans le four : composition chimique complète, température de fusion totale, fluctuations chimiques ;
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nature des charges et des additions : métal neuf, alliage-mère, retours de fonderie, ferrailles, ferro-alliages, inoculants, désoxydants, traitement gazeux, etc. ;
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nature chimique du laitier ;
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conditions de marche du four : four statique ou mobile, marche continue ou interrompue, mode de chargement, mode de refroidissement, température de coulée ou de maintien, fluctuations constatées de cette température, moyens de contrôle mis en œuvre (notamment pour la température), modalités de décrassage, etc. ;
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sollicitations auxquelles le garnissage est soumis à chaud : chocs thermiques (intensité, fréquence...), surchauffe au voisinage des ouvreaux de brûleur, abrasion par les charges solides, érosion des orifices de coulée, corrosion par le bain métallique, les laitiers, les flux, etc. ;
-
réfractaires utilisés précédemment : plans de garnissage,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MUNZ (D.), FETT (T.) - Ceramics : Mechanical Properties, Failure Behaviour, Materials Selection - Ed. Springer (1999).
-
(2) - ROUTSCHKA (G.) - Refractory materials - Ed. Vulkan (2008).
-
(3) - SCHACHT (C.) - Refactory linings. Thermomechanical Design and Applications - Ed. Dekker (1995).
-
(4) - Collectif – Refractory engineering. Deutsche Gesellschaft Feuerfest und Schornsteinbau - Ed. Vulkan (1996).
-
(5) - Collectif – Refractories handbook - Ed. The technical association of refractories. Japan (1998).
-
(6) - Collectif – Refractories manual - Ed. American Foundrymen's Society (1989).
-
(7)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
• Calderys (Groupe Imerys) :
• Fours et procédés SAS :
• Service Fourniture Réfractaire :
• E.K.W France, 15 rue Chabrol 75010 Paris
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