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Préserver son four électrique de la corrosion

par Smart.Conseil

 
 
 
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La carcasse métallique des fours, et plus particulièrement celle des fours électriques, se corrode irrémédiablement au fur et à mesure des cuissons de biscuit. Les produits de décomposition et surtout les grandes quantités d'eau rejetés par les pâtes céramiques au cours de la montée en température en sont les principaux responsables. Cet article a pour but d'éclairer ce mécanisme et d'orienter vers des solutions permettant de limiter cette corrosion.
 
Le four électrique est une enceinte relativement close contrairement au four à gaz qui doit rester ouvert à l'atmosphère par sa cheminée pour évacuer ses fumées de combustion. Les dégagements qui s'y produisent sous forme gazeuse vont s'infiltrer dans les parois poreuses, passer au travers des fentes ou des jointures non étanches et venir en contact de l'ossature métallique du four.
 
  
 
Que se passe-t-il lors de la montée en température des pâtes céramiques crues ?
  
 
1) L'EAU DE CONSTITUTION :
 
 
Les pâtes céramiques (grès, faïences, porcelaine) contiennent toujours une quantité élevée de minéraux argileux (argiles, kaolins) constitués de silicates d'alumine hydratés. Ces produits argileux se décomposent selon plusieurs phases bien distinctes lors de l'échauffement, selon leur nature, leur proportion dans la recette minérale de la pâte, leur mode de préparation, le mode de séchage des produits mis à cuire, la vitesse de montée en température, la pression de vapeur saturante* à l'intérieur du four (* voir en annexe).
 
Parmi ces produits de décomposition, il faut craindre l'eau ou plutôt les différentes eaux qui se dégagent au cours de cette montée.
 
Par exemple, un kaolin verra ses pertes de masse proches de 14% lors de sa calcination selon différents départs d'eau sous forme gazeuse situés entre 25°C et 650°C. Le kaolin présente une perte de masse selon deux niveaux principaux qui sont : la déshydratation du matériau intervenant entre la température ambiante et 200°C et la déshydroxylation du minéral entre 400°C et 650°C (C'est la perte de l'eau dite " de constitution "). Cette dernière phase de décomposition est la plus importante, elle conduit à la formation du métakaolin, un matériau céramique inerte ayant perdu tout caractère argileux. L'eau de constitution produite par la déshydroxylation dont le pic de dégagement se situe entre 550°C et 600°C représente plus de 120g d'eau par kilo de kaolin, c'est énorme…
 
Les matériaux argileux autres que le kaolin présentent un même pic de déshydroxylation autour des 600°C avec une intensité semblable.
 
La plage de température de 600°C à 650°C est donc celle qu'il faut observer lors d'une cuisson de biscuit pour être en mesure de prendre les précautions nécessaires à la protection du four.
  
 
2) MESURER LE DÉPART DE L'EAU DE CONSTITUTION :
 
 
La température de 600°C à 650°C est celle à laquelle doit être porté le matériau " à cœur " pour libérer toute son eau de constitution.
 
Dans le cas d'une charge de cuisson de biscuit, cette température ne sera pas atteinte en tous points en même temps, de même pour la vitesse de dégagement de l'eau qui dépendra l'épaisseur des pièces et de leur position dans le four. Il faut aussi se poser la question concernant la valeur de température indiquée par le thermocouple situé en un point du four mais qui n'est pas au cœur du produit.
 
Dans la réalité le départ de l'eau de constitution au cours d'une cuisson de biscuit peut s'étendre jusqu'à 700°C et parfois plus à la lecture de la température indiquée par les appareils de régulation.
 
La meilleure solution pour protéger son matériel est de bien connaître le comportement de son four et de son biscuit pour être en mesure d'identifier les limites de cette plage de température.
 
Visualiser le départ de l'eau de constitution par observation directe est très facile à l'aide d'un petit miroir ou d'une lame métallique réfléchissante (plaque métallique chromée par exemple). A l'approche des 600°C, Il suffit de présenter l'objet par intermittence en face et tout près d'un œilleton du four que l'on ouvre brièvement. Si de la buée se forme instantanément sur le miroir, c'est que le départ de l'eau de constitution est en cours. Penser à refroidir le miroir entre chaque exposition sinon la condensation risque d'être plus difficile à observer. Lorsque que la buée cesse, la déshydroxylation du biscuit est terminée et il faut retenir la température affichée comme repère.
  
 
3) LAISSER SORTIR L'EAU DE CONSTITUTION :
 
 
La vapeur d'eau dégagée par la déshydroxylation du biscuit en four clos va traverser le revêtement isolant du four et venir se condenser sur la carcasse métallique. Cette action répétée lors des cuissons va irrémédiablement être la cause d'une corrosion aux effets dévastateurs.
 
Il faut penser qu'en se condensant cette eau pourra se mêler aux autres produits dégagés dans cette même plage de température comme ceux issus de la décomposition des minéraux soufrés présents dans les argiles tels que les pyrites et autres sulfures. L'eau combinée aux gaz sulfureux (principalement du dioxyde de soufre SO2) forme alors de l'acide sulfurique très corrosif vis à vis de l'acier.
 
Il est possible de limiter cette dégradation en laissant une ouverture dans le four jusqu'à la fin du départ de l'eau de constitution. Cette ouverture n'a pas besoin d'être trop importante si l'on réduit la vitesse de montée en température dans la plage du dégagement de l'eau de constitution.
 
Le rôle de cette ouverture sera d'évacuer les vapeurs et d'empêcher celles-ci de pénétrer dans les parois en étant en pression dans l'enceinte du four.
 
Par exemple pour un four de 500 Litres une ouverture de 1 dm² peut suffire. Il faudra prévoir une hotte et un conduit d'évacuation pour les vapeurs s'échappant de cette ouverture. La corrosion évitée dans le four se reportera sur le conduit et la hotte, mais ce sera un moindre mal en cas de remplacement.
 
Laisser une ouverture sur un four électrique jusqu'à 650-700°C va quelque peu augmenter la consommation d'énergie, mais c'est un compromis nécessaire pour gagner sur la durée de vie du four.
 
 
 
 
Annexe :
 
(*) pression de vapeur saturante :
 
La pression de vapeur saturante est la pression à laquelle la phase gazeuse d'une substance est en équilibre avec sa phase liquide ou solide à une température donnée dans un système fermé.
(définition empruntée à Wikipédia sur https://fr.wikipedia.org/wiki/Pression_de_vapeur_saturante)
 
Pour illustrer cette définition, on peut se référer au phénomène des pièces crues qui explosent si on entrouvre la porte d'un four électrique clos aux environs de 200°C. Dans le four clos à cette température, la quantité de vapeur contenue dans l'atmosphère du four est à saturation, l'air du four ne peut en contenir plus, et l'eau surchauffée encore contenue dans les pièces crues ne peut s'évaporer plus. L'ouverture de la porte laisse sortir l'air saturé d'eau et pénétrer de l'air sec non saturé de vapeur. Celui-ci peut donc se charger de vapeur à son tour. Ce contact avec de l'air sec provoque la vaporisation quasi instantanée de l'eau surchauffée restant dans les pièces en entraînant leur explosion sous l'effet du passage brutal de l'eau à l'état liquide vers l'état gazeux.
Si la porte du four reste fermée à cette température, l'air saturé finit par s'échapper lentement du four par ses fissures, ses joints de porte, ses regards, ses parois poreuses. Le renouvellement de l'air se fait alors à petites doses, ce qui évite le changement d'état brutal de l'eau des produits.
L'idéal est de laisser une ouverture suffisamment grande pour permettre le départ en continu de l'eau. Pour cela la vitesse de montée en température ne doit pas être trop rapide. Trouver l'équilibre entre l'ouverture et la vitesse de montée en température permet d'éviter la casse d'échauffement des produits crus. Un bon séchage préalable est aussi un gage de meilleur comportement durant cette phase.
 
 
 
 
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