Mélange sec de vibration pour tundish vs panneau vs revêtement | YK Chanshine

Tundish Dry Vibration Mix vs Board vs Coating | YK Chanshine

Par Jack Xing, directeur des ventes techniques, YK Chanshine · Réfractaires pour la coulée continue · Mis à jour en

Couverture du guide sur les revêtements de répartiteur : comparaison des panneaux isolants, du revêtement projeté et du mélange sec vibré pour la coulée continue
Couverture du guide sur les revêtements de répartiteur

Le revêtement d’un répartiteur détermine trois choses à la fois. Il détermine la propreté de l’acier entre la poche et la lingotière. Il détermine la durée de la séquence avant que le répartiteur doive être retiré du chariot. Et il détermine le temps consacré au gaz, à la main-d’œuvre et à la rotation dans la zone de préparation entre deux coulées.

La plupart des aciéries de coulée continue utilisent l’un de ces trois systèmes de revêtement de travail : panneaux isolants, revêtements projetés / à la truelle ou mélange sec vibré. Ce guide compare leur chimie, leurs compromis opérationnels, le choix des liants et la rigueur de mise en œuvre, avec des plages typiques de fiches techniques et une liste de contrôle pour les demandes de devis.

Points clés de ce guide :

  • Le mélange sec vibré offre la durée de séquence la plus longue (20 à plus de 60 heures) et l’acier le plus propre, car il ne contient aucune eau libre et forme une face chaude dense avec un support isolant.
  • Les panneaux isolants ne nécessitent aucun équipement de préchauffage et se décrassent facilement, mais les panneaux de silice peuvent réagir avec l’acier calmé à l’aluminium et provoquer des défauts d’inclusions.
  • Les revêtements projetés se situent entre les deux en matière de coût des matériaux, mais nécessitent une cuisson prolongée au gaz à haute température (800–1000 °C) pour éliminer l’eau.
  • Les nuances à très faible teneur en carbone et sensibles à l’hydrogène nécessitent des liants inorganiques (polyphosphate, silicate de sodium ou acide borique) afin d’éliminer l’absorption de carbone et d’hydrogène.

En un coup d’œil : panneaux, revêtement ou mélange sec vibré

Comparaison des systèmes de revêtement de travail des répartiteurs
Question Panneau Revêtement projeté / à la truelle Mélange sec vibré
Eau dans le système Aucun Élevée Aucun
Préchauffage Démarrage à froid possible 800–1000 °C, 2–6 h 200–300 °C, 45–90 min (ou chauffage rapide)
Atout majeur Démontage rapide et facile Faible coût d’application, bonne isolation Longue durée de vie, face chaude dense, acier propre
Risque principal Problèmes de Si, d’H ou de résistance, selon le type Attaque par l’eau, absorption d’H et d’O, écaillage Nécessite un gabarit et une exécution rigoureuse
Durée de vie typique Séquences courtes Plus longtemps qu’avec les panneaux 20 h et plus, 60–70 h signalées
Comparaison des systèmes de revêtement de travail des répartiteurs : panneaux isolants, projection et mélange sec vibré
Comparaison des systèmes de revêtement de travail des répartiteurs

Le revêtement du répartiteur : zones et couches

Une poche de coulée continue comporte plusieurs zones réfractaires, chacune ayant son propre rôle :

Vue en coupe d’une poche de coulée continue montrant la virole en acier, l’isolation, le revêtement permanent, le revêtement de travail, le barrage, le seuil et le rideau de gaz
Vue en coupe d’une poche de coulée continue
  • Couche isolante : placée contre la virole en acier (panneau de silicate de calcium ou fibre céramique) pour la protéger de la surchauffe.
  • Revêtement permanent (de sécurité) : briques à haute teneur en alumine ou béton réfractaire à faible teneur en ciment, qui reste en place pendant plusieurs mois.
  • Revêtement de travail : couche remplaçable (panneau, revêtement projeté ou mélange sec) en contact direct avec l’acier en fusion et le laitier de poche.
  • Éléments de contrôle du débit : plaque d’impact, seuils, barrages et inhibiteurs de turbulence qui régissent le temps de séjour et la flottation des inclusions.

Panneaux isolants

Les panneaux pour poche de coulée sont des plaques préformées, calées ou maçonnées contre le revêtement permanent. Ils permettent les démarrages à froid et un décrassage très rapide, ce qui les rend populaires sur les machines de coulée de petites billettes fonctionnant avec des séquences courtes.

Guide de sélection des panneaux isolants pour poche de coulée : panneaux en silice, magnésie et forstérite adaptés à la nuance d’acier
Guide de sélection des panneaux isolants pour poche de coulée
Comparaison des types de panneaux
Panneau Idéal pour Performances Point de vigilance
Panneau en silice Acier au carbone ordinaire et acier pour béton armé Faible coût, installation facile Le SiO₂ se réduit dans l’acier calmé à l’aluminium, ce qui provoque des inclusions
Panneau en magnésie Acier propre et acier allié Basicité élevée, faible réactivité Nécessite un stockage soigneux pour éviter l’hydratation
Panneau en forstérite Nuances intermédiaires Dilatation thermique équilibrée Réfractarité inférieure à celle du MgO pur

Revêtements projetés et appliqués à la taloche

Les revêtements sont appliqués à l’aide de bras de projection robotisés ou de taloches. Bien que leur coût par tonne soit inférieur à celui des mélanges secs, ils introduisent 15 % à 25 % d’eau, qui doit être entièrement éliminée par cuisson au gaz :

Plage de fonctionnement du revêtement projeté
Paramètre Plage typique Impact sur la machine de coulée
Ajout d’eau 18–25 % (projection) / 14–18 % (taloche) Risque élevé d’hydrogène si le préchauffage est écourté
Cycle de cuisson 800–1000 °C pendant 2–6 heures Consomme une quantité importante de gaz combustible dans la zone de préparation
Perte par rebond 5–12 % pendant l’application Pertes de matériau pendant la projection

Mélange sec vibré

Les mélanges secs vibrés (80 % à 92 % de MgO) constituent actuellement la norme pour l’acier propre et la coulée en séquence à haute productivité. Comme ils sont installés entièrement à sec autour d’un gabarit chauffé, il n’y a pas d’eau à évacuer.

Comparaison des liants organiques et inorganiques pour les mélanges secs vibrés de poche de coulée : comparaison du carbone, de l’hydrogène, des fumées et de la résistance
Liant organique ou inorganique pour mélange sec vibré de tundish
Liants organiques et inorganiques pour mélange sec
Type de liant Matériaux courants Avantages Limites
Organique Résine phénolique, novolaque, brai Résistance à vert élevée après cuisson à 200–250 °C Émet des fumées pendant le durcissement ; apporte du carbone et de l’hydrogène
Inorganique Polyphosphate, silicate de sodium solide, acide borique Aucune fumée, aucune absorption de carbone ou d’hydrogène Nécessite un contrôle strict de la température du coffrage
Séquence de pose en neuf étapes du mélange sec vibré pour tundish : coffrage, vibration, durcissement, décoffrage et cuisson
Étapes de pose du mélange sec vibré pour tundish

Spécifications types du mélange sec vibré

Valeurs de référence de la fiche technique du mélange sec vibré
Paramètre Qualité standard (billettes) Qualité haute pureté (brames / acier propre)
Teneur en MgO (%) 82.0–85.0% 88.0–92.0%
Teneur en SiO₂ (%) ≤ 5.5% ≤ 3.0%
Teneur en CaO (%) ≤ 3.0% ≤ 2.2%
Masse volumique apparente (g/cm³) 2.10–2.25 2.25–2.40
Résistance à l’écrasement à froid (après durcissement à 250 °C) ≥ 4.0 MPa ≥ 5.0 MPa
Résistance à l’écrasement à froid (après cuisson à 1500 °C) ≥ 18.0 MPa ≥ 25.0 MPa

Éléments internes du tundish et modificateurs de flux

Schéma de contrôle du flux dans un tundish avec barrage, seuil et rideau gazeux, montrant la flottation des inclusions hors de l’acier
Schéma de contrôle du flux dans un tundish avec barrage, seuil et rideau gazeux

Les barrages, seuils et turbostops préfabriqués fonctionnent de concert avec le mélange sec vibré afin d’optimiser l’écoulement du métal, de prolonger le temps de séjour et d’empêcher les courts-circuits vers la buse de dosage.

Comparaison des formes de contrôle du flux
Forme Emplacement Fonction principale
Turbostop / tampon d’impact Directement sous le tube de protection de la poche Dissipe l’énergie cinétique du jet et empêche la formation de vortex dans le laitier
Seuil Entre les zones de coulée et de solidification Force le flux d’acier à descendre et retient le laitier supérieur
Barrage En amont de la buse de brin Force le flux d’acier à remonter pour favoriser la flottation des inclusions

Guide de décision : choisir le bon revêtement pour votre machine de coulée

Choix du revêtement selon la configuration de la machine de coulée
Type de machine de coulée Nuances d’acier Revêtement de travail recommandé
Petite machine de coulée de billettes (courtes séquences < 4 coulées) Barres d’armature, barres marchandes Panneau isolant en silice ou à faible teneur en MgO
Machine de coulée de billettes / blooms de moyenne capacité (4–12 coulées) Acier de construction, aciers au carbone SBQ Revêtement projeté de MgO ou mélange sec à 82 % de MgO
Machine de coulée de brames à haute cadence (10–30+ coulées) Emboutissage profond, acier IF, tubes de conduite API Mélange sec vibré de MgO de haute pureté (88–92 % de MgO)
Acier à très faible teneur en carbone / machine de coulée pour acier à roulements 100Cr6, câble pour pneus, ULC Mélange sec de MgO de haute pureté à liant inorganique

Foire aux questions (FAQ) : systèmes de revêtement de travail pour tundish

Quelle est la différence entre un mélange sec vibré pour tundish et un revêtement ?

Un revêtement est mélangé à de l’eau et appliqué à l’état humide ; il nécessite donc une longue cuisson à 800–1000 °C. Un mélange sec à vibration est mis en place à sec, vibré autour d’un moule et séché à seulement 200–300 °C ; il n’apporte donc pas d’eau libre dans le revêtement.

Combien de temps dure un mélange sec à vibration pour répartiteur ?

Généralement 20 heures de coulée ou plus. Des résultats haut de gamme de 60–70 h sont rapportés. La durée de vie réelle dépend de la nuance d’acier, du laitier, de la température et de la qualité de l’installation.

Puis-je utiliser une planche de silice pour l’acier calmé à l’aluminium ?

Ce n’est pas recommandé. L’Al et le Mn présents dans l’acier réduisent le SiO₂ de la planche, formant de l’Al₂O₃ et du 2MnO·SiO₂, qui ajoutent des inclusions d’oxydes.

Quel est le meilleur liant pour l’acier à très faible teneur en carbone ?

Un liant inorganique tel que le polyphosphate, le silicate de sodium solide ou l’acide borique. Il n’ajoute ni carbone ni hydrogène et ne dégage pas de fumées irritantes pendant le séchage.

À quelle température dois-je faire sécher un mélange sec pour répartiteur ?

Chauffez le moule à 200–300 °C pendant 1–2 h, démoulez-le, puis cuisez-le pendant environ 1 h à plus de 1000 °C avant utilisation. Suivez toujours les instructions du fournisseur.

Pourquoi les barrages et les seuils de répartiteur utilisent-ils de la magnésie ?

La magnésie conserve sa résistance dans l’acier, coûte moins cher que l’alumine-magnésie et absorbe les inclusions d’Al₂O₃ pour former une couche de spinelle. Il est également rapporté qu’elle introduit environ 80 % moins d’oxygène dans l’acier que les pièces de mobilier réfractaire à haute teneur en alumine.

Pourquoi ajouter des microfines d’α-Al₂O₃ et de silice à un béton réfractaire de barrage ?

Les microfines d’alumine réagissent avec le MgO pour former du spinelle avec une expansion d’environ 8 %, ce qui densifie la matrice. Les microfines de silice réduisent l’hydratation et la fissuration, mais créent des phases à bas point de fusion ; leur teneur est donc maintenue à environ 2 % ou moins.

Que dois-je envoyer pour obtenir un devis de revêtement de répartiteur ?

Capacité, nombre de lignes, nuances d’acier, longueur des séquences, données sur le laitier, revêtement actuel et mode de défaillance, restrictions sur les liants, quantité et port. Nous vous répondrons avec une recommandation de qualité et la fiche technique.

Envoyez-nous les paramètres de votre machine de coulée continue et vos objectifs de séquence

Vous souhaitez prolonger les séquences de coulée, réduire les temps d’arrêt entre les coulées ou éliminer l’absorption d’hydrogène et d’oxygène dans l’acier propre ? Envoyez-nous le format de votre machine de coulée (billette/bloom/brame), les nuances d’acier, la longueur des séquences et la durée de vie actuelle du revêtement. Nous vous fournirons des recommandations personnalisées de mélanges secs/planches, les fiches techniques et des comparaisons de coûts sous 24 à 48 heures.