{"id":26212,"date":"2020-03-02T09:06:44","date_gmt":"2020-03-02T09:06:44","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/castings-anthracites-applications-refractaires-et-fonderies\/"},"modified":"2021-04-29T10:59:50","modified_gmt":"2021-04-29T10:59:50","slug":"castings-anthracites-applications-refractaires-et-fonderies","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/fr\/castings-anthracites-applications-refractaires-et-fonderies\/","title":{"rendered":"Castings anthracites, applications r\u00e9fractaires et fonderies"},"content":{"rendered":"

\n\tAnthracite dans les moulages, rev\u00eatements r\u00e9fractaires et autres applications de fonderie<\/b>\n\t<\/h1>\n\t

L\u2019anthracite est un type de charbon qui, en plus de l\u2019utilisation \u00e9vidente comme combustible, a d\u2019autres applications dans le domaine de la fabrication r\u00e9fractaire \/ haute temp\u00e9rature.<\/a><\/p>\n

<\/u> Comme il est combustible, l\u2019utilisation de l\u2019anthracite dans les applications \u00e0 haute temp\u00e9rature exige qu\u2019il soit utilis\u00e9 d\u2019une mani\u00e8re sacrificielle, sous une forme trait\u00e9e \u00e0 la chaleur (calcin\u00e9) ou comme un composant dans un r\u00e9fractaire plus large. L\u2019anthracite est l\u2019une des formes les plus dures de charbon, avec une forte teneur en carbone, il br\u00fble relativement proprement par rapport \u00e0 ses pairs. L\u2019abondance de l\u2019anthracite et donc le faible co\u00fbt en fait un mat\u00e9riau attrayant pour une vari\u00e9t\u00e9 d\u2019applications.<\/p>\n

Pour la bri\u00e8vet\u00e9 et la clart\u00e9, l\u2019anthracite qui a \u00e9t\u00e9 calcin\u00e9e sera appel\u00e9e \u00abCA\u00bb tout au long de ce texte. Un processus de calcination de haute qualit\u00e9, par exemple l\u2019\u00e9lectro-calcination, est n\u00e9cessaire pour atteindre la QUALIT\u00c9 CA de haute qualit\u00e9 – mais cela n\u00e9cessite dans l\u2019ensemble une bonne source d\u2019anthracite comme mat\u00e9riau de d\u00e9part(1)<\/em><\/p>\n\t\t\t\t\"fonderie-chromesand\"\n

\n\tUtilisations de l’anthracite dans les pi\u00e8ces moul\u00e9es\n\t<\/h2>\n\t

Dans les environnements de coul\u00e9e, la taille des pores du moule de coul\u00e9e est importante comme si la taille des pores est trop grande, de petites quantit\u00e9s de m\u00e9tal fondu peuvent s\u2019accumuler en eux et refroidir, produisant des \u00abwhiskers\u00bb, qui doivent \u00eatre moulus sur le produit final, ajoutant du temps et des d\u00e9penses \u00e0 un processus. CA a de petits pores de taille constante, et selon la coul\u00e9e, le CA peut se comporter dans une m\u00e9thode sacrificielle et br\u00fbler. En particulier utilitaire \u00e0 la production de m\u00e9taux, l\u2019anthracite hautement calcin\u00e9e peut \u00eatre utilis\u00e9 dans un r\u00e9fractaire graphitique castable monolithique(2). Cet exemple particulier est form\u00e9 comme une boue et le monolithe est g\u00e9n\u00e9r\u00e9 in situ<\/em> dans le four, il est d\u00fb \u00e0 la ligne, mais le d\u00e9versement et le durcissement d\u2019un r\u00e9fractaire slurried autour d\u2019un mod\u00e8le dans le sens traditionnel est \u00e9galement une m\u00e9thode populaire. Lorsque l\u2019anthracite est ajout\u00e9e aux castables r\u00e9fractaires, les coul\u00e9es ont \u00e9t\u00e9 signal\u00e9es comme \u00e9tant plus lisses(3) et des quantit\u00e9s moindres de polluants en raison de la puret\u00e9 relative de CA par rapport \u00e0 d\u2019autres sources de carbone.<\/p>\n

\n\tUtilisations anthracite dans les doublures\n\t<\/h2>\n\t

Dans la conception des hauts fourneaux \u00e0 partir des ann\u00e9es 1960, des r\u00e9fractaires \u00e0 base d\u2019anthracite sont utilis\u00e9s pour tapisser le foyer (c\u2019est-\u00e0-dire le fond) du four(4). Ces doublures sont g\u00e9n\u00e9ralement trouv\u00e9es de l\u2019ordre de 3 m d\u2019\u00e9paisseur, et certaines sont refroidies \u00e0 l\u2019eau ou \u00e0 l\u2019air, ces r\u00e9frtories ont fourni une endurance d\u2019environ sept ans – consid\u00e9rablement am\u00e9lior\u00e9e par rapport aux pr\u00e9c\u00e9dents foyers r\u00e9fractaires de silice\/alumine dont les campagnes n\u2019ont pas dur\u00e9 plus de deux ans(5). Les conceptions modernes du four utilisent une approche o\u00f9 une tasse en c\u00e9ramique est utilis\u00e9e en contact avec le m\u00e9tal fondu, avec un r\u00e9fractaire anthracite-graphite en contact avec les murs et le foyer du four. La dur\u00e9e de vie du four pour la combinaison c\u00e9ramique et anthracite-graphite est estim\u00e9e \u00e0 15 ans.<\/p>\n

L\u2019usure du four est particuli\u00e8rement concentr\u00e9e dans le foyer, o\u00f9 les temp\u00e9ratures atteignent souvent leur plus haut d\u00e9bit de m\u00e9tal et le d\u00e9bit de m\u00e9tal liquide est \u00e9lev\u00e9. Les monolithes \u00e0 base d\u2019anthracite ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s dans les foyers, offrant une r\u00e9silience sur de multiples cycles de chauffage-refroidissement.<\/p>\n\t\t\t\t\"m\u00e9tal\n\t\t\t\t\"m\u00e9tal\n\t

Dans certaines parties du haut fourneau, un monolithe comprenant 80 CA a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 pour une utilisation dans le foyer(6). Ici, le d\u00e9bit de m\u00e9tal liquide est \u00e9lev\u00e9, ce qui signifie turbulence et un niveau d\u2019usure in\u00e9gale sur la doublure. Le CA, en essais exp\u00e9rimentaux, est r\u00e9sistant aux chocs thermiques, \u00e0 l\u2019oxydation et aux attaques chimiques \u00e0 des temp\u00e9ratures sup\u00e9rieures \u00e0 1 000 oC au cours de la dur\u00e9e de vie de la course au four. Le monolithique CA est stable en volume en vrac dans des conditions de four(7).<\/p>\n

Lorsqu\u2019elles sont utilis\u00e9es comme isolant conventionnel loin du foyer, les rev\u00eatements de type carbone sont g\u00e9n\u00e9ralement de moins d\u2019un m\u00e8tre d\u2019\u00e9paisseur(8) et sont sous forme de briques r\u00e9fractaires par opposition aux monolithes. En termes g\u00e9n\u00e9raux, le stress thermique\/choc vers les rev\u00eatements \u00e0 base de carbone a toujours \u00e9t\u00e9 un probl\u00e8me, mais avec l\u2019utilisation de CA(9) et de charges appropri\u00e9es dans les joints(10), combin\u00e9e \u00e0 la dispersion de la temp\u00e9rature sur une grande masse thermique, le choc thermique n\u2019est pas consid\u00e9r\u00e9 comme une pr\u00e9occupation importante lors des op\u00e9rations normales dans un environnement de four contemporain. Les remplisseurs eux-m\u00eames peuvent avoir des proportions significatives d\u2019anthracite dans leur composition(11). L\u2019attaque d\u2019alcali demeure une pr\u00e9occupation, particuli\u00e8rement aux temp\u00e9ratures les plus \u00e9lev\u00e9es, mais certaines \u00e9tudes ont montr\u00e9 qu\u2019avec l\u2019utilisation du CA microporeux, les effets de l\u2019attaque d\u2019alcali sont minimis\u00e9s(12). Cela ouvre la voie \u00e0 une utilisation \u00e0 long terme de CA dans les doublures.<\/p>\n

\n\tApplications de cuve de fusion et de m\u00e9tal fondu\n\t<\/h2>\n\t

Les applications de r\u00e9servoir de fusion et de retenue exigent une r\u00e9sistance \u00e0 long terme \u00e0 la temp\u00e9rature et au choc thermique – CA est appr\u00e9ci\u00e9 pour sa r\u00e9sistance \u00e0 ceux-ci et \u00e0 la corrosion chimique. La fonderie d\u2019aluminium, en particulier, a permis l\u2019utilisation de rev\u00eatements et d\u2019\u00e9lectrodes de fonderie \u00e0 base de carbone pendant de nombreuses ann\u00e9es(13), avec des exemples d\u2019\u00e9lectrodes du d\u00e9but des ann\u00e9es 1980 employant jusqu\u2019\u00e0 75 CA par masse et ayant des performances \u00e9gales \u00e0 celles avec du graphite purement \u00e9lectrodes(14). M\u00eame en tenant compte des processus de calcinage de haute qualit\u00e9, CA est plus rentable que le graphite pur tout en conservant des niveaux \u00e9lev\u00e9s de performance. En tant que doublure, le CA est principalement pr\u00e9sent pour l\u2019isolation du pot et\/ou du r\u00e9servoir de retenue, c\u2019est-\u00e0-dire pour emp\u00eacher le r\u00e9glage en m\u00e9tal fondu in situ<\/em>. Les \u00e9lectrodes et les doublures peuvent \u00eatre form\u00e9es de fa\u00e7on conventionnelle sous forme de briques, de monolithes ou m\u00eame de p\u00e2tes qui sont en grande partie CA (et de petites quantit\u00e9s d\u2019autres types de carbone) \u00e0 base(15). Comme \u00e9lectrodes, une autre br\u00e8ve discussion sur les raisons pour lesquelles CA est appropri\u00e9 pour cette application peut \u00eatre trouv\u00e9e ci-dessous.<\/p>\n

Comme l\u2019AC est l\u2019un des choix les plus populaires de rev\u00eatement des fonderies d\u2019aluminium, avec des intervalles de fonderie pouvant durer jusqu\u2019\u00e0 six ans, s\u2019arr\u00eatant seulement pour remplacer les cathodes(16), CA est utilis\u00e9 dans certains sc\u00e9narios \u00e0 la fois comme un composant cathodique et comme doublure. L\u2019arr\u00eat est n\u00e9cessaire en raison de l\u2019accumulation importante de carbure d\u2019aluminium et tandis que la formation de carbure est favoris\u00e9e sur les structures de carbone d\u00e9sordonn\u00e9es (comme CA)(17), CA est plus r\u00e9sistant \u00e0 l\u2019usure \u00e9lectrochimique(18), comme l\u2019adh\u00e9rence des carbures peut \u00eatre plus forte \u00e0 plus structures ordonn\u00e9es. Par cons\u00e9quent, CA peut \u00eatre utilis\u00e9 aux c\u00f4t\u00e9s d\u2019autres mat\u00e9riaux de type carbone tels que le graphite pour fournir une doublure et une cathode qui remplit des propri\u00e9t\u00e9s id\u00e9alis\u00e9es pour la conductivit\u00e9 et la r\u00e9sistance chimique, tout en \u00e9quilibrant les questions de co\u00fbt. L\u2019anthracite non calcin\u00e9 ne serait pas syst\u00e9matiquement utilis\u00e9.<\/p>\n\t\t\t\t\"moules\n\t\t\t\t\"produits\n

\n\tEffet Rappoport\n\t<\/h3>\n\t

L\u2019effet Rappoport dans les applications de fonderie et d\u2019\u00e9lectrodes fait r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 la tendance des cathodes ou des blocs cathodiques de type carbone \u00e0 se d\u00e9velopper \u00e0 temp\u00e9rature en raison de la p\u00e9n\u00e9tration de compos\u00e9s fluor\u00e9s et de type sodium, eux-m\u00eames en grande partie li\u00e9s \u00e0 des impuret\u00e9s dans le m\u00e9tal. L\u2019effet Rappoport est un ph\u00e9nom\u00e8ne physique, et non chimique. Une telle expansion r\u00e9duit l\u2019efficacit\u00e9 de la cathode(19) et diminue sa surface disponible pour les processus d\u2019\u00e9lectrolyse. La temp\u00e9rature et la structure de la calcination originale sont les principaux arbitres de l\u2019observ\u00e9 de l\u2019effet Rappoport(20). Le dimensionnement des pores petits et coh\u00e9rents sur CA est consid\u00e9r\u00e9 comme avantageux pour att\u00e9nuer l\u2019effet Rappoport. Il a \u00e9t\u00e9 signal\u00e9 que l\u2019expansion de Rappoport est inversement proportionnelle \u00e0 la temp\u00e9rature de calcination jusqu\u2019\u00e0 2 000 oC(21).<\/p>\n\t\t\t\t\"m\u00e9tal\n

\n\tAutres applications de fonderie\n\t<\/h2>\n\tD\u2019autres
\n utilisations<\/a>
\n<\/u> de fonderie incluent, l\u2019anthracite calcin\u00e9e, qui a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 comme composant dans les \u00e9lectrodes dans les fours, en plus de l\u2019application de doublure pr\u00e9c\u00e9demment mentionn\u00e9e, pour des m\u00e9taux tels que le titane et l\u2019aluminium mentionn\u00e9 pr\u00e9c\u00e9demment. Ces \u00e9lectrodes sont g\u00e9n\u00e9ralement en grande partie \u00e0 base de carbone ou de graphite. Les principales raisons de l\u2019utilisation de ca sont sa nature peu co\u00fbteuse et les profils int\u00e9ressants de r\u00e9sistance \u00e9lectrique(22). L\u2019anthracite non trait\u00e9 est relativement tr\u00e8s r\u00e9sistant \u00e0 l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 (c.-\u00e0-d. un mauvais conducteur), mais le CA trait\u00e9 entre 600 et 900 oC montre une perte de r\u00e9sistance de l\u2019ordre de deux \u00e0 trois ordres de grandeur; n\u2019atteignant que 1 000 euros \u00e0 1 300 oC(23), avec des valeurs similaires observ\u00e9es dans d\u2019autres \u00e9tudes(24). La calcination est \u00e9galement associ\u00e9e \u00e0 une augmentation de la force structurelle, avec des niveaux de porosit\u00e9 fluctuantmais mais des changements substantiels ne sont pas remarqu\u00e9s. Notamment, l\u2019anthracite commence \u00e0 subir la graphitisation \u00e0 ca. 2 200 oC(25).\n\t\t\t\t\"poussi\u00e8re\n\t\t\t\t\"moules\n

\n\tSommaire\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • L\u2019anthracite est une forme utile et peu co\u00fbteuse de charbon qui a de nombreuses applications dans la sph\u00e8re r\u00e9fractaire<\/li>\n
  • Dans la fabrication de m\u00e9tal, CA peut \u00eatre employ\u00e9 dans la production des moules pour des coul\u00e9es en m\u00e9tal fondu<\/li>\n
  • En tant qu\u2019\u00e9l\u00e9ment cl\u00e9 des rev\u00eatements des hauts fourneaux, ca est appr\u00e9ci\u00e9 pour ses performances et sa long\u00e9vit\u00e9 \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es, sur de longues p\u00e9riodes, sous forme de monolithe ou de brique r\u00e9fractaire. Ceux-ci sont largement utilis\u00e9s dans la production de fer et d\u2019acier<\/li>\n
  • CA est utilis\u00e9 comme l\u2019un des mat\u00e9riaux cl\u00e9s dans la doublure de pot de fonderie pour les m\u00e9taux \u00e9lectriques raffin\u00e9s tels que l\u2019aluminium – un processus cl\u00e9 industriellement et \u00e9conomiquement important<\/li>\n
  • Dans la production d\u2019autres m\u00e9taux, CA peut \u00eatre utilis\u00e9 comme composant dans les \u00e9lectrodes en raison de sa r\u00e9sistance structurelle et de son bon profil de conductivit\u00e9 \u00e9lectrique \u00e0 la temp\u00e9rature<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"Pot\n\t

    R\u00e9f\u00e9rences:<\/strong><\/p>\n

    1 M. M. Gasik et coll., Modelling and Optimisation of Anthracite Treatment in an Electrocalcinator,<\/em> in: 12th International Ferroalloys Congress<\/em>, Helsinki, 2010<\/p>\n

    2 Brevet am\u00e9ricain US9695088B2, 2010<\/p>\n

    3 P. Jelonk et J. Beo, Arc. Fonderie. Eng.<\/em>, 2000<\/strong>, 8, 67<\/p>\n

    4 A. Singh, Trans. Ind. Ceram. Soc.<\/em>, 1982<\/strong>, 41, 21<\/p>\n

    5 R. M. Duarte et coll.,<\/em> Ironmaking and Steelmaking<\/em>, 2013<\/strong>, 40, 350<\/p>\n

    6 F. Vernilli et coll., Ironmaking and Steelmaking<\/em>, 2005<\/strong>, 32, 459<\/p>\n

    7 S. Ge et coll., Metallurg. Mater. Trans. B<\/em>, 1968<\/strong>, 20. 67<\/p>\n

    8 S. V. Olebov, R\u00e9fractaires<\/em>, 1964<\/strong>, 5, 189<\/p>\n

    9 M.W. Meier et coll., Light Metals<\/em>, 1994<\/strong>, 685<\/p>\n

    10 P. G. Whiteley, Steel Times Inter.<\/em>, 1990<\/strong>, 11, 32.<\/p>\n

    11 J. Tomala et S. Basista, Micropore Carbon Furnace Lining,<\/em> dans: INFACON XI<\/em>, New Delhi, 2017<\/p>\n

    12 B. Chatterjee et K. K. Singh, Refractory Practices in Ferro-alloy Smelting Furnaces,<\/em> in: 4th Refresher Course on Ferro Alloys<\/em>, Jamedepur, Inde, 1994<\/p>\n

    13 H. Hayashi et coll., J. Metals<\/em>, 1968<\/strong>, 20, 63<\/p>\n

    14 M. Born et al., Freiberger Forschungshefte A<\/em>, 1990<\/strong>, 603, 56 (en allemand)<\/p>\n

    15 K. M. Khaji et coll., J. Inst. Eng. (Inde), 1982<\/strong>, 63, 60<\/p>\n

    16 S. Pietrzyk et coll., Arch. Metall. Mater.<\/em>, 2014<\/strong>, 59, 545<\/p>\n

    17 B. Welch et coll., Light Metals<\/em>, 2000<\/strong>, 399<\/p>\n

    18 N. Akuzawa et coll., Light Metals,<\/em> 2008<\/strong>, 979<\/p>\n

    19 J. M. Peyneau, Design of Highly Reliable Pot Linings,<\/em> in: A. Tomsett and J. Johnson (eds), Essential Readings in Light Metals<\/em>, Springer, Cambridge, 2016<\/p>\n

    20 Rapoport et Samoilenko, Tsvetnye Metally<\/em>, 1957<\/strong>, 2, 44 (en russe)<\/p>\n

    21 D. Belitskus, Metallurg. Trans. B <\/em>1977<\/strong>, 8 591<\/p>\n

    22 I. M Kashlev et V. M. Strakhov, Coke and Chemistry<\/em>, 2008<\/strong>, 61, 136<\/p>\n

    23 I. V. Surotseva et coll.<\/em>, Coke and Chemistry<\/em>, 2012<\/strong>, 55, 231<\/p>\n

    24 V. I. Lakomskii, Coke and Chemistry<\/em>, 2012<\/strong>, 55, 266<\/p>\n

    25 A. B. Garcia et coll., Fuel Process. Tech.<\/em>, 2002<\/strong>, 79, 245<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    L\u2019anthracite est l\u2019une des formes de charbon les plus dures et est connue pour sa haute teneur en carbone. En dehors d\u2019un carburant, l\u2019anthracite trouve l\u2019utilisation dans les applications \u00e0 haute temp\u00e9rature – en particulier lorsqu\u2019il est calcin\u00e9 – en raison de sa r\u00e9sistance relativement \u00e9lev\u00e9e aux chocs thermiques, la force et l\u2019inerte 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