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Métallurgie et industries céramiques

Des céramiques réfractaires pour les hauts fourneaux

L’élaboration des métaux et des alliages se fait à des températures élevées, jusqu’à 2000°C pour certains aciers spéciaux. Les progrès de la sidérurgie ont toujours été intimement liés à l’évolution des propriétés et des performances des céramiques réfractaires (c’est à dire résistantes à la chaleur). C’est souvent le progrès technologique dans la fabrication des céramiques qui permet l’amélioration des procédés métallurgiques.

Les matériaux réfractaires utilisés dans le secteur de la métallurgie sont polyphasés et de microstructures complexes. De façon typique, un réfractaire est composé de particules d’oxyde assez grosses et de fines particules de matériaux réfractaires, dont le rôle est d’assurer la liaison inter particules lors du frittage. Une porosité résiduelle finale de 20 à 25% augmente les propriétés isolantes.

Présentant une bonne résistance mécanique et chimique à haute température, ils sont utilisés soit sous forme de briques ou pièces diverses, soit sous forme de béton coulé en place. Ils sont employés dans l’équipement des fours et autres installations thermiques.

Ces réfractaires ont une durée de vie courte, et la sidérurgie consomme en moyenne 10 kg de réfractaire pour une tonne d’acier produite.

Filtrer les métaux en fusion

Un autre usage important des céramiques en métallurgie est la filtration des métaux. En effet, au cours de l’élaboration d’un alliage, les crasses, particules ou débris s’accumulent inévitablement et créent des irrégularités qui nuisent à la qualité des pièces moulées. Les céramiques sont les seuls matériaux à tenir la température du métal en fusion, et on fabrique donc des filtres à structure en nid d’abeille, en cordiérite ou en silicone-mullite, qui permettent la filtration de tous les alliages d’aluminium et de cuivre, des fontes, des super-alliages et des aciers spéciaux.

Les applications

  • Matériaux de revêtement : haut fourneau, convertisseur, répartiteur, poche de coulée.
  • Réfractaires résistants à la corrosion par les métaux et les sels fondus.
  • Barrière anti corrosion par les gaz et les liquides à haute température.
  • Pièces de forme : les métaux liquides sont vidés dans un récipient qui leur donnera leur forme quasi définitive.
  • Isolant thermique.
  • Jonction et soudure verre-métal, verre-céramique, et céramiques-céramique.
  • Outils de coupe.
  • Roulements, pièces d’usure.
  • Frottements secs à toutes températures.


Filtre à métaux fondus, CTI Salindres (Photo JC Dupuy Limoges) - 2) Noyaux céramiques, Porcelaine Avignon Bruère Allichamps - 3) Réfractaires spéciaux, Saint Gobain


Four pour la production de verre plat (Float), Saint Gobain

En sidérurgie, les céramiques sont incontournables pour réaliser le revêtement des fours, mais aussi des filtres résistants à haute température.

Des céramiques réfractaires pour les hauts fourneaux

L’élaboration des métaux et des alliages se fait à des températures élevées, jusqu’à 2000°C pour certains aciers spéciaux. Les progrès de la sidérurgie ont toujours été intimement liés à l’évolution des propriétés et des performances des céramiques réfractaires (c’est à dire résistantes à la chaleur). C’est souvent le progrès technologique dans la fabrication des céramiques qui permet l’amélioration des procédés métallurgiques.

Les matériaux réfractaires utilisés dans le secteur de la métallurgie sont polyphasés et de microstructures complexes. De façon typique, un réfractaire est composé de particules d’oxyde assez grosses et de fines particules de matériaux réfractaires, dont le rôle est d’assurer la liaison inter particules lors du frittage. Une porosité résiduelle finale de 20 à 25% augmente les propriétés isolantes.

Présentant une bonne résistance mécanique et chimique à haute température, ils sont utilisés soit sous forme de briques ou pièces diverses, soit sous forme de béton coulé en place. Ils sont employés dans l’équipement des fours et autres installations thermiques.

Ces réfractaires ont une durée de vie courte, et la sidérurgie consomme en moyenne 10 kg de réfractaire pour une tonne d’acier produite.

Filtrer les métaux en fusion

Un autre usage important des céramiques en métallurgie est la filtration des métaux. En effet, au cours de l’élaboration d’un alliage, les crasses, particules ou débris s’accumulent inévitablement et créent des irrégularités qui nuisent à la qualité des pièces moulées. Les céramiques sont les seuls matériaux à tenir la température du métal en fusion, et on fabrique donc des filtres à structure en nid d’abeille, en cordiérite ou en silicone-mullite, qui permettent la filtration de tous les alliages d’aluminium et de cuivre, des fontes, des super-alliages et des aciers spéciaux.

Les applications

  • Matériaux de revêtement : haut fourneau, convertisseur, répartiteur, poche de coulée.
  • Réfractaires résistants à la corrosion par les métaux et les sels fondus.
  • Barrière anti corrosion par les gaz et les liquides à haute température.
  • Pièces de forme : les métaux liquides sont vidés dans un récipient qui leur donnera leur forme quasi définitive.
  • Isolant thermique.
  • Jonction et soudure verre-métal, verre-céramique, et céramiques-céramique.
  • Outils de coupe.
  • Roulements, pièces d’usure.
  • Frottements secs à toutes températures.

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