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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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3. Principaux constituants des réfractaires
Les réfractaires structurels sont constitués par un agrégat de particules plus ou moins grossières, soudées entre elles par un liant très fin. L'agrégat forme la charpente, le squelette du matériau, tandis que le liant assure la cohésion de l'ensemble.
3.1 Principaux constituants du squelette des réfractaires
Les constituants principaux des réfractaires peuvent être naturels ou synthétiques. Ils sont caractérisés par leur composition chimique et dans le cas des oxydes par leur caractère acide, neutre ou basique.
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Le tableau ci-contre décrit sommairement les matières premières utilisées pour l'élaboration des produits siliceux.
À noter que la silice existe sous différentes formes à la pression atmosphérique :
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plusieurs formes cristallisées :
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quartz α et quartz β ;
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tridymite α et tridymite β ;
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cristobalite α et cristobalite β ;
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une forme amorphe, le verre de silice.
La figure indique les températures auxquelles ces différentes formes de silice se transforment les unes en les autres. Nous remarquons que certaines transformations sont réversibles, d'autres pas.
Il faut relever également que la transformation quartz α → quartz β s'accompagne d'une augmentation de volume d'environ 0,9 %, donc relativement modeste, tandis que la transformation du quartz α en cristobalite β est caractérisée par une très importante variation de volume, de l'ordre de 18 %. Ce paramètre est important et ne doit pas être sous-estimé.
HAUT DE PAGE3.1.2 Produits silico-alumineux
Les produits silico-alumineux sont des silicates d'aluminium naturels ou issus par calcination de produits naturels. Ce sont donc des produits plus ou moins chargés en impuretés et de composition chimique variable selon le gisement exploité. Leur comportement en service peut donc varier dans un même appareil d'un 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).
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(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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