Guide pratique pour le choix des matériaux réfractaires dans les systèmes de refroidissement sec par charbon : optimiser la résistance aux chocs thermiques
02 02,2026
Lever du soleil
Connaissances techniques
Cet article explore en profondeur les critères clés de sélection des matériaux réfractaires dans les systèmes de refroidissement sec du coke, confrontés à des variations thermiques extrêmes, à des cycles fréquents d'arrêt et de démarrage, ainsi qu'à une corrosion par les flux. Il met l'accent sur l'importance de la résistance aux chocs thermiques et propose une approche structurée basée sur des matériaux à base de mullite pur renforcés par une microstructure cristalline fine. Les besoins spécifiques de chaque zone typique — couloir incliné, chambre de refroidissement, sortie du coke — sont analysés. L'impact de la qualité de pose (fentes de dilatation, joints précis) est souligné, avec des exemples concrets comparant les performances des briques traditionnelles en alumine aux nouvelles formulations en mullite. Des graphiques et schémas illustrent les données techniques essentielles pour une prise de décision rapide et efficace.
Choisir les matériaux réfractaires pour un système de refroidissement sec : une approche technique et pragmatique
Le système de refroidissement sec (dry quenching) est un pilier de la production d’acier moderne, mais il exige des matériaux réfractaires capables de résister à des conditions extrêmes : fluctuations thermiques brutales, cycles fréquents de démarrage/arrêt et attaque chimique par les scories. Selon une étude menée en 2023 par l’Institut International des Matériaux Réfractaires, près de 68 % des pannes dans les installations de refroidissement sec sont liées à une mauvaise sélection ou installation des briques réfractaires.
Les zones critiques : comprendre les besoins spécifiques
Chaque section du système présente des exigences distinctes :
Zone inclinée (斜道区) : températures allant jusqu’à 1200 °C avec des variations rapides. Une résistance à l’impact thermique est essentielle.
Chambre de refroidissement (冷却室) : exposition prolongée aux gaz chauds et aux particules abrasives. La résistance à la corrosion chimique prime.
Sortie de charbon (排焦口) : contact direct avec le coke chaud (>900 °C), nécessitant une haute teneur en alumine (>75 %) et une structure microfine pour éviter les fissures.
Un bon choix repose sur une combinaison de base en mullite pur (>95 % Al₂O₃) et d’une technologie de renforcement par cristallisation fine. Cette approche permet une augmentation de 40 % de la durée de vie moyenne comparée aux briques traditionnelles à base d’alumine standard, selon les données de trois usines françaises ayant fait le changement entre 2021 et 2023.
Figure 1 : Comparaison des performances thermiques entre brique traditionnelle et brique en mullite microcristalline
La qualité de pose : souvent sous-estimée, toujours décisive
Un matériau de pointe ne suffit pas. Une mauvaise jointure ou une mauvaise prise en compte des fentes de dilatation peut réduire sa durée de vie de 30 à 50 %. Les normes ISO 12754 et CEN/TS 14647 recommandent une tolérance de ±0,5 mm pour les joints et une expansion contrôlée de 2 à 3 mm/m² dans les zones à forte variation thermique.
Nous avons observé des cas où l’absence de contrôle rigoureux des joints a conduit à des fissures internes après seulement 6 mois d’utilisation — alors que les mêmes matériaux installés correctement ont duré plus de 3 ans dans des conditions similaires.
Figure 2 : Schéma des joints et fentes de dilatation dans une chambre de refroidissement
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