Réfractaire d'alumine - Le héros méconnu de l'industrie à l'épreuve du feu

Les briques réfractaires à haute teneur en alumine protègent les fours industriels des températures élevées, de la corrosion et de l'érosion. Elles sont indispensables à l'industrie sidérurgique et contribuent à améliorer la productivité et à réduire les coûts. Cet article présente les informations de base sur ces matériaux, notamment leurs propriétés et leurs applications.

Le matériau réfractaire utilisé dans l'industrie de l'aluminium est à base de bauxite calcinée. Ce matériau résiste au bain d'aluminium et aux fondants salins. Il offre également une bonne stabilité thermique et une bonne résistance à l'érosion chimique du laitier.

C'est un matériau ignifuge

Les matériaux réfractaires à base d'alumine sont fréquemment utilisés dans les environnements industriels soumis à de fortes chaleurs pour protéger les alliages métalliques et les éléments de construction de la surchauffe, tels que les éléments de construction en alliage de cuivre. Leur excellente résistance aux températures élevées, à l'abrasion, aux attaques chimiques et à l'installation en font des solutions simples et rentables qui nécessitent peu de réparations ; leurs faibles coûts d'entretien réduisent les temps d'arrêt sur les chantiers, les coûts de main-d'œuvre et la consommation d'énergie de manière significative.

Les propriétés isolantes du réfractaire à haute teneur en alumine sont particulièrement avantageuses dans les fours, car elles permettent d'éviter les dommages causés par la chaleur intense produite au cours des processus de production, tout en économisant de l'énergie grâce à la réduction des pertes d'énergie dues aux structures qui s'échappent. En raison de ces avantages, le réfractaire à haute teneur en alumine devient rapidement le matériau de choix pour le revêtement des fours.

Les réfractaires coulés à haute teneur en alumine offrent une bonne résistance à l'aluminium fondu (Al) et à ses alliages, mais sont sensibles à la corrosion au-dessus de la ligne métallique dans les fours de fusion en raison de réactions qui provoquent une contraction du volume, entraînant la formation de corindon qui conduit à la corrosion. Les chercheurs travaillent activement sur les moyens d'améliorer les performances des réfractaires.

L'ajout d'additifs non mouillants (NWA) est une option pour améliorer la résistance à la corrosion des matériaux réfractaires et aider à prévenir la contamination par l'Al au-dessus des lignes métalliques. Les NWA peuvent empêcher la formation de spinelles qui contribuent à la corrosion de l'Al2O3. Ce faisant, ces NWA peuvent améliorer la résistance à la corrosion de ces matériaux tout en contribuant à éviter la contamination par l'Al au-dessus de leur ligne métallique.

C'est un isolant thermique

Les matériaux isolants réfractaires à haute teneur en alumine sont largement utilisés dans les fours métallurgiques, les fours à céramique et les réservoirs à verre en raison de leurs températures extrêmes, de leur faible conductivité thermique et de leur résistance aux substances corrosives telles que le métal en fusion et la corrosion du laitier. En outre, ce type de matériau offre une résistance aux chocs thermiques.

Matériau conçu pour être utilisé dans les fours métallurgiques et les fonderies. Avec une faible expansion jusqu'à 1540oC et une excellente résistance à l'attaque des scories, ce matériau constitue un excellent choix pour les liaisons étroites avec d'autres matériaux réfractaires et les revêtements de sécurité dans les poches de coulée et les pièces coulées.

L'alumine à bulles est un isolant efficace avec une résistance à chaud élevée et une faible conductivité thermique, offrant une excellente résistance à chaud tout en restant thermiquement inerte. Sa densité apparente est deux fois supérieure à celle des briques d'alumine de qualité supérieure, ce qui la rend adaptée aux applications structurelles nécessitant des capacités d'isolation, tout en étant transparente pour les micro-ondes et les radiofréquences.

Ce réfractaire est composé de gros agrégats d'alumine supercalcique et de fines d'alumine calcinée réactive qui ont été supercalciques à haute température, puis mélangées à l'aide de fines d'alumine calcinée réactive provenant de géomatériaux du Maroc, une microstructure à liaison directe avec une phase alumine-corindon prédominante comme constituant principal (de couleur blanche avec des pores ronds pour une résistance supérieure à l'érosion de l'acier liquide en écoulement) ainsi qu'une matrice très dense de cette phase qui surpasse d'autres produits à haute teneur en alumine tels que les briques de silice en termes de propriétés d'isolation supérieures. La figure 6 montre cette microstructure à faible et fort grossissement par microscopie optique respectivement à partir de géomatériaux marocains utilisés comme source.

C'est un isolant chimique

Les matériaux réfractaires à base d'alumine présentent une excellente résistance chimique, ce qui leur permet de résister à la corrosion causée par des métaux tels que le cuivre et les scories fondues, aux températures élevées des processus industriels, ainsi que d'être des choix rentables pour diverses applications telles que l'isolation des cuves et des fours. Ce matériau constitue un excellent choix en matière d'isolation.

Les produits réfractaires en alumine offrent une excellente isolation grâce à leurs sphères creuses d'alumine liées entre elles par un ciment solide. Leur construction légère offre une isolation thermique sans diminuer de manière significative la résistance mécanique - une excellente combinaison. Les réfractaires d'alumine peuvent également résister à des environnements à haute température tels que les fours, les usines chimiques ou les bacs de coulée continue, sans perdre de leur résistance au fil du temps.

Le réfractaire d'alumine est composé de diverses matières premières telles que la bauxite et la chamotte, généralement produites par pressage à sec à des températures élevées avant d'être cuites pour les durcir. La qualité des briques réfractaires peut être mesurée à l'aide de tests standard tels que la conductivité thermique, le test de choc thermique cyclique, la mesure de la porosité ouverte et la mesure du retrait de cuisson. Ces tests sont essentiels pour prédire les performances des réfractaires à haute température et sous contrainte, et pour identifier tout défaut ou vice dans leur structure. En outre, l'analyse de sa microstructure au microscope électronique à balayage et au microscope binoculaire peut révéler la structure de sa phase cristalline, les schémas de distribution de la taille des particules, sa composition chimique et sa composition chimique.

C'est un matériau résistant à l'usure

Les matériaux réfractaires à base d'alumine sont un élément essentiel des processus de production de l'acier, du ciment et de la pétrochimie. Ils contribuent à assurer le bon fonctionnement des équipements utilisés dans ces industries, réduisant ainsi les temps d'arrêt et les coûts de maintenance. En outre, les matériaux réfractaires en alumine sont durables et présentent une bonne résistance à l'usure. Ces propriétés leur permettent de résister à des températures élevées et à des environnements chimiques difficiles.

Afin d'améliorer la résistance à la corrosion des réfractaires en alumine, des chercheurs ont développé de nouveaux types de matériaux basés sur les nanotechnologies. Ces matériaux contiennent un oxyde de bore, ce qui les rend chimiquement plus stables que le bore libre. Ils contiennent également une grande quantité d'alumine cristalline, ce qui leur permet de résister à la dégradation due aux chocs thermiques. Ces matériaux sont actuellement utilisés dans la production de ciment, de verre et d'autres produits industriels.

La sélection des matériaux réfractaires est essentielle pour la stabilité d'un réfractaire à des températures élevées. Ces matériaux doivent avoir un point de fusion élevé et être thermiquement stables, ce qui signifie qu'ils ne fondent pas ou ne se décomposent pas à des températures élevées. Ils doivent également avoir un faible coefficient de dilatation et être chimiquement résistants à la corrosion et à l'érosion.

Il existe plusieurs types de matériaux réfractaires à base d'alumine, dont la mullite et le corindon. Ces matériaux réfractaires sont particulièrement adaptés aux toits des fours électriques et aux superstructures des hauts fourneaux. Ils sont également utilisés dans les bassins de coulée continue. Ces réfractaires ont la teneur en alumine la plus élevée, ce qui les rend extrêmement solides et résistants à la charge.