January 21, 2026
La sélection scientifique de briques réfractaires pour les fours de fusion éclair est une base cruciale pour assurer le fonctionnement sûr et stable des équipements de fusion des métaux non ferreux. Un four de fusion éclair est un dispositif de fusion de métaux non ferreux à grande échelle, principalement composé de trois parties : la tour de réaction, le décanteur et la cheminée montante. En raison des différences significatives de niveaux de température, des caractéristiques des milieux et des conditions d'érosion par le flux d'air dans chaque partie, la sélection des matériaux réfractaires et la configuration structurelle doivent être spécifiquement conçues en fonction des conditions de travail spécifiques.
Caractéristiques structurelles générales et principes de sélection des matériaux réfractaires des fours de fusion éclair
Différentes zones fonctionnelles du four de fusion éclair remplissent différentes fonctions de processus et, par conséquent, ont des exigences significativement différentes en matière de performance des matériaux réfractaires. La tour de réaction est principalement responsable des réactions rapides à haute température, le décanteur est responsable du stockage et de la séparation des métaux en fusion, et la cheminée montante est responsable du transport des gaz de combustion à haute température. Par conséquent, la sélection des briques réfractaires doit prendre en compte de manière globale la résistance aux hautes températures, la résistance à l'érosion par les scories, la résistance à l'érosion par le flux d'air et les conditions de maintenance et de remplacement, plutôt que de simplement rechercher des matériaux de haute qualité.
Tour de réaction : Configuration des briques réfractaires dans des conditions de température élevée et d'érosion forte
La tour de réaction est la partie la plus critique du four de fusion éclair, avec la température la plus élevée et les réactions matérielles les plus concentrées. La température maximale à l'intérieur du four peut atteindre 1400-1500℃. Les matériaux du four à haute température et le flux d'air traversent rapidement le corps de la tour en quelques secondes, accompagnés d'une partie du matériau en fusion qui s'écoule le long de la paroi interne, provoquant une forte érosion et une corrosion chimique des briques réfractaires. Étant donné que la tour de réaction est suspendue au-dessus du décanteur et difficile à remplacer, sa garniture principale utilise généralement des briques magnésie-chrome électrofondues ou des briques magnésie-chrome électrocastées pour répondre aux exigences globales de résistance aux hautes températures, de résistance à l'érosion et de résistance à la corrosion.
Les conditions de travail de la garniture supérieure de la tour de réaction sont relativement douces. Cette zone supporte principalement la chaleur rayonnante, la température est plus basse et elle n'entre pas directement en contact avec les matériaux du four. Des briques magnésie-chrome semi-recombinées ou des briques magnésie-chrome à liaison directe de haute qualité peuvent être utilisées. Dans des conditions de fusion enrichie en oxygène de haute pureté et de refroidissement amélioré, la dépendance aux briques magnésie-chrome de haute qualité peut être encore réduite.
Décanteur : Application différenciée des matériaux réfractaires dans plusieurs zones
Le décanteur est la zone la plus complexe en termes de configuration des matériaux réfractaires dans le four de fusion éclair. L'espace supérieur du décanteur est principalement soumis à des gaz à haute température supérieurs à 1350°C. Comme il n'entre pas directement en contact avec le matériau en fusion, le degré d'érosion et de corrosion est relativement léger. Des briques magnésie-chrome semi-recombinées ou des briques magnésie-chrome à liaison directe de haute qualité sont généralement utilisées, ainsi qu'une structure de poutre refroidie à l'eau pour réduire la température du toit du four et prolonger sa durée de vie.
La ligne de scories du décanteur et la zone située en dessous de la tour de réaction sont les zones les plus sévèrement érodées. La scorie du four éclair est alcaline, riche en FeO et SiO₂, et possède de fortes propriétés corrosives envers les briques réfractaires. Elle est également affectée par l'érosion du matériau en fusion et les opérations fréquentes de coulée de scories. Cette zone utilise généralement des briques magnésie-chrome semi-recombinées de haute qualité avec une excellente résistance aux scories et à l'érosion. Les briques magnésie-chrome électrofondues sont plus adaptées à la zone de la ligne de scories.
Le fond du four et la zone située en dessous de la ligne de scories forment la base portante de la structure de la garniture du four. Bien que le degré d'érosion soit relativement léger, au moins un côté est en contact à long terme avec du liquide à haute température, ce qui nécessite une résistance à la compression élevée, une faible porosité apparente et une température de ramollissement sous charge élevée. Dans l'ingénierie pratique, des briques magnésie-chrome semi-recombinées à haute résistance à la compression ou des briques magnésie-chrome électrofondues sont souvent utilisées. Les couches inférieure et intermédiaire du fond du four sont combinées avec des briques d'argile réfractaire et des briques isolantes à haute température pour répondre à la fois aux exigences de portance et d'isolation.
Sélection des matériaux réfractaires pour les pièces de raccordement et la cheminée ascendante
Les pièces de raccordement de la tour de réaction, du décanteur et de la cheminée ascendante sont soumises à l'érosion du flux d'air la plus concentrée. Cette zone utilise généralement un tube en cuivre de refroidissement comme cadre, avec un matériau coulé réfractaire amorphe rempli à l'intérieur. Le matériau doit avoir une bonne résistance à la corrosion et à l'érosion à haute température, ainsi qu'une bonne fluidité pendant la construction et un temps de durcissement suffisant.
La cheminée ascendante est le canal pour la collecte et l'évacuation des gaz de combustion du four éclair. La température de fonctionnement normale est généralement de 1250–1300°C, et la vitesse des gaz de combustion varie de 5,0 à 9,0 m/s dans différentes zones. Les briques réfractaires dans cette zone sont soumises à l'érosion du flux d'air et sont également sujettes à l'accumulation de poussière. Des briques magnésie-chrome semi-recombinées ou des briques magnésie-chrome à liaison directe sont généralement utilisées. La zone proche du décanteur et au-dessus de l'orifice de décharge des scories a des températures plus élevées et des changements importants du flux d'air, ce qui rend les briques magnésie-chrome semi-recombinées plus appropriées. Certains projets utilisent des structures de plaques de cuivre refroidies à l'eau pour réduire la fréquence de maintenance.Conclusion
La sélection des briques réfractaires pour les fours de fusion éclair doit être guidée par le principe de l'adéquation aux conditions de fonctionnement. L'expérience pratique montre que la répartition rationnelle des matériaux réfractaires dans les différentes parties du four doit permettre d'atteindre un équilibre entre la performance et la rentabilité, tout en répondant aux exigences de résistance aux hautes températures, de résistance à la corrosion et de sécurité structurelle. Il ne s'agit pas simplement d'utiliser les matériaux de la plus haute qualité disponibles.
