Dégradations des réfractaires par les laitiers sidérurgiques - Mécanismes de corrosion et évolution avec la composition des laitiers

De très nombreux types de matériaux réfractaires sont utilisés dans une usine sidérurgique, de l’ordre de 500 qualités commerciales rien que pour les réfractaires consommables. Ceci s’explique par une recherche permanente d’optimisation de leurs comportements et de leurs coûts. De l’amont à l’aval de l’usine, on voit se succéder quelques grandes familles de réfractaires absolument nécessaires et dont le développement a parfois conditionné l’émergence du procédé sidérurgique, par exemple les briques de magnésie-carbone pour le procédé du convertisseur à soufflage oxygène dans les années soixante-dix.

Au cours de l’élaboration de l’acier, les laitiers et les températures évoluent beaucoup dans les différents fours et outils ; c’est ce qui explique en premier lieu que des familles différentes de réfractaires doivent être employées. Certains réfractaires résistent mieux face à des laitiers riches en SiO ₂ , d’autres face à des laitiers riches en CaO ou FeO _x .

Cette compatibilité entre réfractaires et laitiers est loin d’être facile à présenter et à expliquer. Il existe dans la profession des règles de l’art très simples, telles que « réfractaire magnésien avec laitier riche en chaux » et « réfractaire d’alumine avec laitier riche en silice ». Mais ces notions physico-chimiques sont complexes, et il n’est pas aisé de définir les seuils de composition de laitiers pour lesquels il faudrait basculer d’une catégorie de réfractaires à une autre. De plus, quels sont les mécanismes de la corrosion qui seraient à l’origine d’une telle règle ? Il n’y a là rien d’évident.

Le but de cet article est de clarifier la corrosion des réfractaires, à partir de résultats de calculs de la solubilité des différents oxydes dans les laitiers et de la viscosité des laitiers lors de cette dissolution.

En complément de la composition et de la température des laitiers, ces éléments sont pris en compte dans l’article [N 4 853] afin d’expliquer autant que possible le choix de ces grandes familles de réfractaires dans les fours d’élaboration de l’acier. Des exemples de corrosion de réfractaires par les laitiers sidérurgiques illustrant les mécanismes de corrosion dominants y sont présentés.