Quel matériau de buse s’use le plus rapidement ?
Nov 12, 2025
Dans le processus de coulée continue de l'acier, lebuse de répartiteurest l'un des composants réfractaires les plus critiques au fond du répartiteur. Sa fonction est de contrôler le débit d'acier en fusion et de guider l'acier dans la buse immergée. En raison de l'exposition prolongée à des températures élevées, de l'érosion du flux d'acier à haute vitesse et de la corrosion chimique, l'usure des buses est devenue un facteur clé affectant la stabilité du processus de coulée continue et la qualité de la brame coulée. Les répartiteurs fabriqués à partir de différents matériaux réfractaires présentent des variations significatives en termes de résistance à l'usure. Parmi eux, les répartiteurs à haute teneur en alumine s'usent le plus rapidement, tandis que les répartiteurs en zircone présentent la plus grande résistance à l'usure.
Principaux facteurs affectant l'usure des buses
Usure par abrasion mécanique
L'acier en fusion s'écoule à grande vitesse depuis le fond de la poche, générant une érosion intense.
Usure par corrosion chimique
Les oxydes et les inclusions présents dans l'acier en fusion réagissent avec le matériau réfractaire, provoquant des changements de composition et une dégradation structurelle.
Usure par écaillage par choc thermique
Les variations rapides de température en début et en fin de coulée induisent des contraintes thermiques conduisant à des fissures et des effritements.
Comparaison des matériaux courants des buses de distribution
| Type de matériau | Composition principale | Caractéristiques | Taux d'usure relatif |
|---|---|---|---|
| Haute alumine (Al₂O₃ > 70 %) | Bauxite, corindon | Faible coût mais mauvaise résistance à la corrosion | ★★★★★ (Le plus rapide) |
| Zircone – Corindon (ZrO₂ – Al₂O₃) | Sable de zircon, alumine | Bonnes performances globales et-rentabilité | ★★★☆☆ |
| Magnésie – Carbone (MgO – C) | Magnésite, graphite | Excellente résistance aux chocs thermiques, mais le carbone s'oxyde facilement | ★★★★☆ |
| Zircone (ZrO₂ > 90%) | Zircone stabilisée | Résistance exceptionnelle à l’érosion et à la corrosion | ★☆☆☆☆ (Le plus lent) |
Raisons de l'usure rapide des buses à haute-alumine
Chimiquement réactif
Le composant principal des buses à haute teneur en alumine-est l'Al₂O₃, qui réagit facilement avec FeO et MnO à haute température pour former des composés à point de fusion-bas-. Ces produits de réaction créent une couche fondue qui accélère l’écaillage du matériau.
Porosité microstructurelle
Les réfractaires à haute teneur en alumine-présentent une faible densité de frittage et une porosité élevée. L'acier en fusion s'infiltre facilement dans ces vides, provoquant une érosion interne et un effritement localisé.
Mauvaise résistance aux chocs thermiques
Des hausses rapides de température lors du versement initial et des chutes brusques lors de l’arrêt du versement créent un cycle thermique. Ce chauffage et ce refroidissement répétés provoquent des fissures dans le matériau, accélérant ainsi l’écaillage.
Abrasion mécanique importante
Une vitesse d'écoulement élevée de l'acier en fusion, en particulier lorsque la buse coulissante a un grand angle d'ouverture, entraîne des forces d'impact localisées intenses. Cela provoque une usure rapide dans la région de sortie de la buse.
Orientations d’optimisation et d’amélioration
Pour atténuer l’usure des buses, les mesures suivantes peuvent être mises en œuvre :
- Pulvérisez une couche protectrice de zircone sur la surface des buses à haute teneur en-alumine.
- Utiliser une structure composite avec une couche externe à haute teneur en-alumine et une couche interne en zircone
- Optimiser la conception du champ d'écoulement pour réduire les angles d'érosion
- Contrôler strictement la propreté de l'acier en fusion pour minimiser la teneur en inclusions
Mesures d'amélioration des pratiques de production
Utiliser des structures de buses composites :couche intérieure de zircone, couche extérieure à haute-alumine, équilibrant la durée de vie et le coût.
Contrôler la vitesse d'écoulement de l'acier en fusion :optimiser l’ouverture de la buse coulissante pour éviter l’érosion localisée.
Surveiller régulièrement l’usure des buses :utiliser des machines ou des caméras thermiques pour suivre l’état d’usure.
Améliorer la qualité de l'installation :Un jeu excessif entre la buse et la plaque coulissante provoque des fuites et une surchauffe localisée, accélérant ainsi l'usure.
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