Dans l'industrie sidérurgique, la stabilité thermique des briques réfractaires utilisées dans les systèmes d’extinction sèche du coke demeure un enjeu majeur. Les variations thermiques extrêmes provoquent des défaillances précoces par choc thermique, dont la maîtrise est cruciale pour garantir la fiabilité opérationnelle et la longévité des installations.
Les briques réfractaires à base de mullite haute alumine (Al₂O₃≥75%) sont privilégiées pour leur excellente résistance chimique et mécanique en température élevée. Toutefois, survenant dans les fours à extinction sèche, les chocs thermiques engendrent des contraintes internes susceptibles d'occasionner fissures et exfoliations.
Des tests en laboratoire reproduisent ces conditions en exposant les échantillons à des gradients thermiques extrêmes, typiquement un ΔT de 850°C suivi d’un refroidissement à l'eau. Ces protocoles standardisés mesurent la capacité des matériaux à résister à la formation et propagation de fissures sous cycles thermiques.
Une méprise classique consiste à interpréter exclusivement les résultats de tests en laboratoire sans considérer la complexité du terrain. Les données sur le terrain démontrent souvent un comportement différent, lié à des facteurs comme la composition du matériau, la pose, et les conditions opérationnelles réelles.
Par ailleurs, l’utilisation de critères simplifiés, tels que le nombre de cycles de choc avant la première fissure, peut sous-estimer l’effet cumulé des microfissures ou des exfoliations superficielles. Une analyse en chaîne complète intégrant les inspections visuelles, les mesures de profondeur des fissures et les performances mécaniques résiduelles est donc indispensable.
Sur le terrain, les experts utilisent des technologies telles que l’imagerie thermique infrarouge pour détecter en continu les variations de température anormales révélant des zones fragilisées. Cette approche proactive permet de suivre la progression des dégradations avant qu’elles n’entraînent des pannes critiques.
Cette technique de diagnostic avancé favorise un passage d’une stratégie de maintenance réactive à une maintenance prédictive, optimisant ainsi la durée d’utilisation des briques et réduisant les coûts liés aux arrêts non planifiés.
Les relevés de fissures et exfoliations sur plusieurs installations ont permis de créer une base de données représentative, montrant que l’incorporation de briques en mullite haute alumine adaptées peut prolonger la durée de vie moyenne des revêtements de 30 à 50 %, par rapport aux briques standards.
Ces résultats sont corroborés par la réduction des incidents liés au choc thermique, observée lors des cycles intensifs d’extinction sèche. Les gains stimulent une meilleure continuité de production et un équilibre performant des consommations énergétiques.
Il est préconisé de suivre une démarche rigoureuse comprenant :
Ces recommandations permettent non seulement d’améliorer la sécurité opérationnelle, mais aussi d’optimiser les coûts sur le cycle de vie des installations.
