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 le revêtement des répartiteurs : comparaison des panneaux isolants, des revêtements projetés et des mélanges secs à vibration pour la coulée continue
Couverture du guide sur le revêtement des répartiteurs

Le revêtement du 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 la quantité de gaz, de main-d’œuvre et de temps de rotation nécessaire dans la zone de préparation entre les coulées.

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

Points clés de ce guide :

  • Le mélange sec à vibration offre la plus longue durée de séquence (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 désoxydé à l’aluminium, provoquant des défauts d’inclusions.
  • Le coût des matériaux des revêtements projetés se situe entre celui des deux autres solutions, mais ils nécessitent une cuisson prolongée au gaz à haute température (800 à 1 000 °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 la prise de carbone et d’hydrogène.

En un coup d’œil : panneau vs revêtement vs mélange sec à vibration

Comparaison des systèmes de revêtement de travail des répartiteurs
Question Panneau Revêtement projeté / appliqué à la truelle Mélange de vibrofonçage à sec
Eau dans le système Aucun Élevée Aucun
Préchauffage Démarrage à froid possible 800 à 1 000 °C, 2 à 6 h 200 à 300 °C, 45 à 90 min (ou chauffage rapide)
Point fort Démontage rapide et facile Faible coût de mise en œuvre, 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, prise d’hydrogène et d’oxygène, écaillage Nécessite un coffrage et une mise en œuvre rigoureuse
Durée de vie typique Séquences courtes Plus longue qu’avec les panneaux 20 h ou plus, 60 à 70 h signalées
Comparaison des systèmes de revêtement de travail des répartiteurs : panneau isolant, revêtement projeté et mélange sec à vibration
Comparaison des systèmes de revêtement de travail des répartiteurs

Revêtement du répartiteur : zones et couches

Un répartiteur de coulée continue comporte plusieurs zones réfractaires, chacune ayant son propre rôle :

Vue en coupe d’un répartiteur de coulée continue montrant la coque en acier, l’isolation, le revêtement permanent, le revêtement de travail, le barrage, le seuil et le rideau de gaz
Vue en coupe d’un répartiteur de coulée continue
  • Couche isolante : posée contre la coque 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 des mois.
  • Revêtement de travail : couche remplaçable (panneau, projection ou mélange sec) en contact direct avec l’acier en fusion et le laitier du répartiteur.
  • Équipements de contrôle du débit : impacteur, barrages, seuils et inhibiteurs de turbulence qui régulent le temps de séjour et la flottation des inclusions.

Panneaux isolants

Les panneaux pour répartiteur 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 pour les machines de coulée de petites billettes fonctionnant en séquences courtes.

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

Revêtements projetés et appliqués à la truelle

Les revêtements sont appliqués à l’aide de bras de projection robotisés ou de truelles. Bien qu’ils soient moins chers par tonne que les mélanges secs, ils contiennent de 15 % à 25 % d’eau qui doit être entièrement éliminée par cuisson au gaz :

Fenêtre de fonctionnement du revêtement projeté
Paramètre Plage typique Impact sur la machine de coulée
Ajout d’eau 18–25 % (projection) / 14–18 % (application à la truelle) 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 de vibrofonçage à sec

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

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

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 la compression à froid (après durcissement à 250 °C) ≥ 4,0 MPa ≥ 5,0 MPa
Résistance à la compression à froid (après cuisson à 1500 °C) ≥ 18,0 MPa ≥ 25,0 MPa

Éléments du répartiteur et modificateurs d’écoulement

Schéma de contrôle de l’écoulement dans un répartiteur avec barrage, seuil et rideau gazeux montrant la remontée des inclusions hors de l’acier
Schéma de contrôle de l’écoulement dans un répartiteur avec barrage, seuil et rideau gazeux

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

Comparaison des formes de contrôle d’écoulement
Forme Emplacement Fonction principale
Turbostop / plaque d’impact Directement sous la busette de poche Dissipe l’énergie cinétique du jet et empêche la formation de tourbillons de laitier
Seuil Entre les zones de coulée et de répartition Force l’écoulement de l’acier vers le bas et retient le laitier de surface
Barrage En amont de la busette de la ligne de coulée Force l’écoulement de l’acier vers le haut pour favoriser la remontée des inclusions

Guide de décision : choisir le bon revêtement pour votre répartiteur

Choix du revêtement selon la configuration du répartiteur
Type de répartiteur Nuances d’acier Revêtement de travail recommandé
Petit répartiteur pour billettes (courtes séquences < 4 coulées) Barres d’armature, barres marchandes Panneau isolant en silice ou à faible teneur en MgO
Répartiteur moyen pour billettes / blooms (4–12 coulées) Aciers de construction, aciers SBQ au carbone Revêtement projeté à base de MgO ou mélange sec à 82 % de MgO
Répartiteur pour brames à haute cadence (10–30+ coulées) Emboutissage profond, acier IF, tubes de canalisation API Mélange sec vibré à haute teneur en MgO pur (88–92 % de MgO)
Répartiteur pour aciers à très faible teneur en carbone / aciers pour roulements 100Cr6, câbles pour pneus, ULC Mélange sec à haute teneur en MgO pur, lié par des liants inorganiques

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

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

Un revêtement se mélange à l’eau et s’applique à l’état humide ; il nécessite donc une longue cuisson à 800–1000 °C. Un mélange sec de vibration est placé à sec, vibré autour d’un coffrage et cuit à seulement 200–300 °C, sans introduire d’eau libre dans le revêtement.

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

En général, 20 heures de coulée ou plus. Des résultats de 60–70 h sont rapportés pour les produits haut de gamme. 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 un panneau de silice pour de l’acier calmé à l’aluminium ?

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

Quel liant convient le mieux à 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 la cuisson.

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

Chauffez le coffrage à 200–300 °C pendant 1–2 h, retirez-le, puis faites cuire le matériau pendant environ 1 h à une température supérieure à 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 entraîne dans l’acier environ 80 % moins d’oxygène que les pièces réfractaires à haute teneur en alumine.

Pourquoi ajouter des microfines d’α-Al₂O₃ et de silice à un béton 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 pour un revêtement de répartiteur ?

Capacité, nombre de lignes, nuances d’acier, longueur des séquences, données sur le laitier, revêtement actuel et mode de défaillance, restrictions concernant le liant, quantité et destination. 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 mélange sec / panneaux, les fiches techniques et des comparatifs de coûts sous 24 à 48 heures.