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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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1. Réfractaires structurels et fonctionnels
1.1 Définition générale de réfractaires
Les réfractaires utilisés pour le garnissage des fours de fonderie sont des matériaux céramiques. À ce titre, ce sont des composés non organiques et non métalliques.
Utilisés dans l'intervalle de température 600 - 2 500 °C, ils gardent leur cohésion et ne fondent pas. Ils supportent des milieux corrosifs comme les métaux liquides, laitiers, sels fondus, gaz, et résistent aux actions thermomécaniques telles que les chocs thermiques, le cyclage thermique ou le fluage.
Les réfractaires assurent essentiellement trois rôles :
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un rôle isolant : ils contiennent la chaleur au sein des appareils de fusion, maintien ou transfert du métal ;
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un rôle de récipient ou de réservoir : ils maintiennent à une température donnée des charges solides ou liquides, sans en altérer la qualité, et assurent aussi le transfert de liquides chauds ;
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un rôle protecteur : ils assurent la sécurité des hommes et des équipements autour d'un appareil fonctionnant à haute température.
1.2 Distinction entre réfractaires structurels et fonctionnels
Les réfractaires structurels sont des matériaux de construction utilisés pour la fabrication des produits réfractaires. Ils sont élaborés à partir de particules plus ou moins grossières. Ils manifestent un très faible retrait à la cuisson et sont caractérisés par une porosité comprise entre 12 et 20 %. Leur résistance mécanique de ce fait n'est pas très élevée. La taille des pièces s'évalue en dm3, voire en m3.
Les réfractaires fonctionnels sont des produits conçus pour des applications très précises dénommées céramiques fines. Ils sont utilisés pour la fabrication des cannes pyrométriques, des filtres, des busettes, etc. Ils sont fabriqués à partir de poudres fines et manifestent un très fort retrait à la cuisson. Ils sont caractérisés par une porosité quasi-nulle et ont une haute résistance mécanique, mais aussi une certaine fragilité. La taille des pièces s'évalue en cm3.
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BIBLIOGRAPHIE
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(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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