14 Décembre 2021

Matériaux haute performance dans les hauts fourneaux

Un creuset de haut-fourneau est soumis à de sévères attaques chimiques et à de fortes contraintes thermodynamiques lors de chaque cycle de coulée, tout au long de sa campagne. C'est là que le coke, le minerai de fer et la chaux sont fondus avec l’air de combustion, sous pression à des températures supérieures à 1,000°C. La fonte en fusion est ensuite soutirée et séparée de son laitier; un processus de plus en plus continu grâce à des capacités de production modernes et à la disponibilité de matériaux réfractaires haute performance.

Des conditions très difficiles affectent toutes les zones d'un haut-fourneau conventionnel. Pour la sole et les murs du creuset, la ceinture de tuyères, les étalages, le ventre ainsi que toute la cuve, le revêtement réfractaire de toutes ces zones doit résister à la fonte en fusion, aux vapeurs corrosives et à l’abrasion des charges solides. Les matières premières introduites par le gueulard sont aussi source d’usure, tandis les poussières et gaz, riches en monoxyde de carbone peuvent entrainer des dégradations sur toute la hauteur de la cuve.

Il existe de nombreux processus de dégradation possibles des composants d’un haut-fourneau, ce qui pourrait entraîner des fonctionnements inefficaces ou des temps d'arrêt obligatoires pour une maintenance et des réparations coûteuses. Des matériaux de haute performance sont ainsi impératifs pour toutes les conceptions de hauts-fourneaux modernes.

Haut de cuve & Bas de cuve: Efficacité à l'épreuve du temps

La performance à haute température n'est pas le paramètre le plus critique dans la partie haute d'un haut-fourneau conventionnel. C’est dans cette zone, sous la gorge, la trémie ou la cloche, où les matières premières sont introduites dans le système, que l'abrasion par la charge solide introduite est l'une des plus grandes préoccupations du point de vue de la conception et des performances.

Les céramiques denses comme les réfractaires SiC liés au nitrure de silicium sont idéales pour des revêtements réfractaires de cette nature. Notre Refrax 20 SBF est l'un des matériaux les plus adaptés pour les revêtements en cuve en raison de ses propriétés de résistance à l'abrasion et de sa stabilité dimensionnelle inégalées. Il excelle également dans les zones inférieures de la cuve où les problèmes d'usure des charges solides cèdent la place à la menace d'une attaque due à la température par des vapeurs agressives.

Etalages & Ventre : Des matériaux haute performance

Le ventre d'un haut fourneau est une section cylindrique qui relie l'empilement inférieur aux étalages (Bosh), qui est la partie la plus chaude d'un haut-fourneau. En effet, le bosh est situé au-dessus de la ceinture de tuyères où l'air de combustion sous pression est injecté dans le système, il est donc à proximité constante des réactions coke-air. La présence d'alcalis et de zinc est combinée à la présence de fer et de scories fondus naissants, faisant des étalages et du ventre l'une des sections les plus difficiles du haut-fourneau.

Les produits en carbure de silicium à liant sialon comme la Sicanit AL3 sont appropriés pour une utilisation dans les étalages et le ventre, bien que le bon matériau haute performance soit généralement déterminé en fonction d'un processus spécifique. Lorsqu'un revêtement à faible conductivité est préféré, le corindon lié au sialon de Coranit 3S est un excellent choix. La Coranit 3S est également le meilleur choix lorsque de grandes quantités d'hydrogène (H2) sont injectées dans les tuyères.

Tasse Céramique: Des solutions innovantes

Chez Saint Gobain Céramiques et Réfractaires Haute Performance, nous avons été les premiers à proposer et à promouvoir une solution innovante aux défis évoqués au début de cet article. Notre nouvelle technologie de Tasse en Céramique est validée par de nombreuses références en matière de performances dans les hauts fourneaux à haut débit, depuis 1982. Basée maintenant sur un produit unique de corindon lié au SiAlON, connu sous le nom de Coranit SlagR, notre nouvelle solution pour les revêtements de Tasse Céramiques de haut fourneau permet une utilisation prolongée dans les conditions les plus difficiles.

Si vous souhaitez en savoir plus sur nos matériaux haute performance pour les applications de haut-fourneau, tout simplement contactez un membre de l'équipe Saint-Gobain dès aujourd'hui.