Dans l'industrie sidérurgique, le choix des matériaux réfractaires pour les fours est crucial pour assurer une production efficace et économique. Traditionnellement, les briques réfractaires à base d'alumine (briques alumineuses) ont été largement utilisées. Cependant, face aux challenges des cycles rapides de changement de température dans les fours sidérurgiques, les briques réfractaires en andalousite se présentent comme une alternative supérieure.
Les briques alumineuses ont été utilisées pendant de nombreuses années dans l'industrie sidérurgique. Cependant, elles sont confrontées à des problèmes majeurs dans les fours soumis à des variations rapides de température. En effet, les cycles rapides de chauffage et de refroidissement entraînent des contraintes thermiques importantes dans les briques alumineuses, ce qui peut conduire à des dommages par choc thermique.
Les dommages par choc thermique se traduisent par des fissures dans les briques, ce qui réduit leur résistance mécanique et leur durée de vie. En outre, les briques alumineuses ont une stabilité thermique limitée, ce qui signifie qu'elles sont plus susceptibles de se déformer sous charge à haute température. Cela augmente les coûts d'entretien et de remplacement des briques, ainsi que les arrêts de production pour les réparations.
| Propriétés | Briques réfractaires en andalousite | Briques alumineuses |
|---|---|---|
| Résistance au choc thermique | Très bonne. Peut supporter plus de 50 cycles de chauffage - refroidissement sans dommages significatifs. | Moyenne. Commence à présenter des fissures après environ 10 - 15 cycles. |
| Température de ramollissement sous charge | Supérieure à 1650°C, ce qui signifie qu'elle peut maintenir sa forme et sa résistance sous charge à haute température. | Environ 1500 - 1600°C, plus susceptible de se déformer sous charge à haute température. |
| Résistance au fluage | Très bonne. La déformation sous charge à long terme est inférieure à 1%. | Moyenne. La déformation sous charge à long terme peut atteindre 3 - 5%. |
Un exemple concret d'une usine sidérurgique en Europe a montré les avantages évidents des briques réfractaires en andalousite. Cette usine avait des fours soumis à des cycles rapides de changement de température. En utilisant les briques alumineuses, l'usine devait remplacer les briques de la paroi du four tous les 6 mois en moyenne, avec un coût d'entretien élevé et des arrêts de production fréquents.
Après avoir remplacé les briques alumineuses par des briques réfractaires en andalousite, la durée de vie des briques a été prolongée à plus de 2 ans. Cela a réduit considérablement les coûts d'entretien et les arrêts de production, tout en améliorant l'efficacité globale du four.
La structure cristalline de l'andalousite joue un rôle clé dans son excellent comportement thermique. L'andalousite a une structure cristalline stable qui peut absorber efficacement les contraintes thermiques générées par les variations rapides de température. En outre, la transformation cristalline de l'andalousite à haute température conduit à la formation d'une structure poreuse fine, qui améliore également sa résistance au choc thermique.
Du point de vue de la résistance au fluage, la structure cristalline de l'andalousite limite le glissement des grains cristallins sous charge à haute température, ce qui lui confère une excellente résistance au fluage.
En conclusion, les briques réfractaires en andalousite sont une alternative supérieure aux briques alumineuses dans les fours sidérurgiques soumis à des variations rapides de température. Elles offrent une meilleure résistance au choc thermique, une température de ramollissement sous charge plus élevée et une meilleure résistance au fluage, ce qui permet de prolonger la durée de vie des fours, de réduire les coûts d'entretien et d'améliorer l'efficacité globale de la production sidérurgique.
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