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Les installations de traitement thermique comme les fours à arc électrique ou les fourneaux de recuit subissent des cycles de chauffage et de refroidissement intenses. Ces variations rapides de température génèrent des contraintes internes qui peuvent provoquer la fissuration et l’effritement du revêtement refractaire. Selon une étude publiée par l’ASTM C1288, plus de 60 % des pannes de fours sont directement attribuables à une dégradation prématurée du matériau d’isolation thermique.
Lorsqu’un matériau est soumis à des changements brusques de température, ses molécules se dilatent ou se contractent à des vitesses différentes. Cette inhomogénéité crée des tensions locales — ce qu’on appelle contrainte thermique. Si le matériau n’a pas une bonne résistance à l’impact thermique (ou "résistance à la chaleur soudaine"), ces microfissures se propagent rapidement, réduisant sa durée de vie.
| Matériau | Coefficient de dilatation linéaire (×10⁻⁶/K) | Résistance à la rupture (MPa) | Application recommandée |
|---|---|---|---|
| Brique en argile | 5.2 | 12–15 | Fours à basse température |
| Brique haute alumine (Al₂O₃ ≥ 48%) | 3.1 | 25–30 | Fours à arc, recuits |
| Brique de corindon | 2.8 | 35–40 | Applications critiques (≥1600°C) |
Les briques en alumine haute pureté contiennent une phase mixte de molécule de mullite (3Al₂O₃·2SiO₂) et de corindon (Al₂O₃), avec une petite quantité de phase vitreuse. Ce mélange unique permet une meilleure distribution des contraintes internes pendant les cycles thermiques. En effet, les pores interconnectés agissent comme des amortisseurs, tandis que la rigidité du corindon limite la propagation des fissures.
Des tests réalisés selon l’ISO 18899 montrent que les briques à base d’alumine (>48% Al₂O₃) maintiennent leur intégrité structurelle même après 100 cycles de chauffage jusqu’à 1300 °C suivis d’un refroidissement rapide à 25 °C. En comparaison, les briques en argile présentent déjà des fissures visibles après 30 cycles.
Un fabricant français de tôles laminées a remplacé ses anciennes briques en argile par des briques isolantes en alumine (Al₂O₃ = 52%, conductivité thermique = 1.1 W/(m·K)) dans ses fours de recuit. Résultat : une augmentation moyenne de 30 % de la durée de vie du revêtement, soit une économie annuelle de 18 000 € en maintenance et arrêt de production.
Nous recommandons donc fortement l’utilisation de briques en alumine avec un taux d’Al₂O₃ supérieur à 48 % et une conductivité thermique inférieure à 1,2 W/(m·K) pour tous les équipements soumis à des cycles thermiques fréquents. Ce choix technique ne se limite pas à la durabilité — il contribue aussi à une meilleure efficacité énergétique et à une réduction des coûts opérationnels sur le long terme.
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