Dans un contexte industriel où la température des vents pulvérisés dans les hauts fourneaux a augmenté en moyenne de 15 à 20 % au cours des dix dernières années, les matériaux réfractaires traditionnels comme les briques argileuses et les briques aluminocalciques se révèlent de moins en moins adaptés. Leurs limites en termes de résistance thermique, de conductivité et de durabilité provoquent des arrêts fréquents et des coûts d’exploitation élevés.
Les sections exposées aux températures supérieures à 1400 °C imposent aux matériaux réfractaires des exigences accrues :
La brique en silice en question se caractérise par une majorité de quartz à structure écailleuse qui confère une conductivité thermique exceptionnelle, atteignant jusqu’à 5 W/m·K à 1200 °C — soit environ 30 % supérieure à celle des briques aluminocalciques. Cette morphologie en couches permet une meilleure dissipation rapide de la chaleur, réduisant ainsi les gradients thermiques internes et prolongeant la durée de vie utile.
La stabilité chimique du quartz à hautes températures limite également la formation de phases fragiles susceptibles de compromettre l’intégrité structurale.
| Paramètre | Brique en silice | Brique argileuse | Brique aluminocalcique |
|---|---|---|---|
| Conductivité thermique (W/m·K @ 1200°C) | 5,0 | 3,2 | 3,8 |
| Résistance à la déformation (selon ASTM, %) sur 1000h à 1400°C | 0,05 | 0,18 | 0,12 |
| Durée moyenne avant remplacement (mois) | 18–24 | 8–12 | 12–16 |
Selon un rapport récent de Global Refractories Industry Insights 2023, l’adoption des matériaux à base de silice a augmenté de 25 % dans les installations de hauts fourneaux en Europe et en Asie au cours des trois dernières années, principalement en raison de leurs avantages énergétiques. Dans un cas d’étude en Chine, l’intégration de briques conductrices en silice a permis de diminuer la consommation énergétique de l’installation de 5 à 7 %, représentant une économie annuelle moyenne estimée à 200 000 € pour un fourneau de taille moyenne.
L’optimisation thermique des zones chaudes par l’utilisation de briques en silice permet une montée en température du vent soufflé plus rapide, réduisant en moyenne de 12 % le temps nécessaire pour atteindre la phase optimale de production. Par ailleurs, la meilleure résistance à la déformation prolonge les intervalles entre les opérations de maintenance – des inspections tous les 18 à 24 mois contre un cycle annuel traditionnel – ce qui se traduit par une réduction significative des arrêts non programmés.
Question pour vous : votre haut fourneau est-il confronté à des problèmes récurrents de défaillance à haute température ?
Plusieurs aciéries européennes ont documenté les résultats suivants après conversion vers les briques en silice haute conductivité :
