December 16, 2025
Four à ferroalliages : une méthode pour prévenir la défaillance prématurée du revêtement en carbone
Les revêtements à base de carbone sont le matériau de choix pour la plupart des revêtements de four à ferroalliages. Cependant, à mesure que la capacité des fours à arc submergé (SAF) continue d'augmenter, le problème de la défaillance prématurée du revêtement est devenu important. Ce document décrit une solution technologique relativement simple mais efficace pour relever ce défi de longue date de l'industrie.
Un examen des méthodes actuelles de construction de revêtements de fours en carbone révèle trois techniques principales :
1. La méthode « sans soudure » des briques de carbone
2. La méthode des joints larges des briques de carbone
3. La méthode de damage monolithique à la pâte à froid
Chaque méthode présente des inconvénients inhérents :
Méthode des briques de carbone « sans soudure » : L'absence de soudure est impossible à atteindre. Le métal en fusion peut pénétrer à travers les microfissures au niveau des joints des briques, s'infiltrer sous les briques et les faire flotter, entraînant une défaillance complète du revêtement.
Méthode des briques de carbone à joints larges : Cela implique l'usinage de rainures annulaires dans les côtés des briques de carbone, laissant des espaces d'environ 50 mm pendant la construction, qui sont ensuite remplis de pâte à froid. La faiblesse réside dans la structure relativement lâche du remplissage des joints larges, qui manque de la densité et de la résistance à la corrosion des briques de carbone pressées à haute pression. Par conséquent, ces joints s'érodent prématurément, permettant au métal en fusion d'atteindre rapidement le fond de la brique et d'induire une défaillance.
Méthode monolithique de damage à la pâte à froid : La structure de revêtement résultante est moins dense que la brique de carbone, ce qui entraîne des performances inférieures et une durée de vie considérablement plus courte.
Solution innovante
Grâce à des recherches approfondies, l'auteur a développé une nouvelle méthode de construction de four qui synthétise les avantages des techniques existantes. Cette méthode exploite les propriétés de fusion à chaud de la pâte de carbone — solide à température ambiante mais capable de fondre, de fusionner et finalement de se graphitiser à haute température — pour remédier à la faiblesse critique des joints de briques. L'objectif est d'empêcher la défaillance prématurée du revêtement, prolongeant ainsi la durée de vie du revêtement et surmontant un problème persistant de l'industrie. Cette méthode a obtenu un brevet de modèle d'utilité national.
Le fondement de cette approche est la méthode des briques de carbone « sans soudure », avec un traitement spécial appliqué aux points vulnérables du revêtement : les joints de briques, classés comme joints verticaux et joints horizontaux (plats).
1. Traitement spécial des joints verticaux
Le traitement des joints verticaux implique l'usinage de deux rainures d'étanchéité en queue d'aronde inversées autour du périmètre de chaque brique de carbone. Ces rainures sont remplies d'une pâte à joints grossiers spécialement formulée et à faible dilatation. Cela transforme chaque brique de carbone en une structure composite, constituée d'une matrice de carbone précuite intégrée à une bande continue de matériau de pâte auto-cuisante.
Après la construction du revêtement SAF à l'aide de la méthode de maçonnerie « sans soudure » et la mise en service du four, l'élévation de la température provoque la fusion, la fusion, la cuisson et la solidification de la pâte auto-cuisante préinstallée dans les rainures en queue d'aronde inversées. Ce processus scelle efficacement les joints verticaux entre les briques adjacentes, de la même manière qu'une bague d'étanchéité dans les assemblages mécaniques, bloquant ainsi la pénétration du métal en fusion. Il est essentiel de noter que, comme cet élément d'étanchéité est intégré dans le corps de la brique, il est protégé du lessivage direct par le métal en fusion. Cela permet même à la structure de pâte initialement lâche de répondre aux exigences pratiques de service.
2. Traitement spécial des joints horizontaux
Une conception typique de revêtement de four utilise trois couches de briques de carbone, ce qui donne deux joints horizontaux, chaque couche étant décalée de 45 ° par rapport à la couche inférieure. Des rainures en queue d'aronde inversées, plus larges et moins profondes que les rainures latérales, sont usinées sur les surfaces d'accouplement (supérieure et inférieure) des briques de carbone. Celles-ci, ainsi que les rainures latérales, sont remplies de pâte auto-cuisante, tassées et lissées.
Lorsque le four est mis en service, ces rainures horizontales forment un maillage prismatique plat. Aux intersections des rainures de briques supérieures et inférieures, la pâte fusionne, créant un réseau robuste qui relie intégralement les couches supérieures et inférieures de briques de carbone. Cette structure garantit que même si le métal en fusion pénètre jusqu'au fond d'une brique, il ne peut pas faire flotter la brique.
Conclusion
Grâce au traitement différencié des joints verticaux et horizontaux, les briques de carbone formant le revêtement du four — y compris les briques de paroi et les briques de trou de coulée — sont solidement interconnectées en un tout cohérent. Cela empêche efficacement la pénétration du métal, offrant une solution élégante à un défi de longue date de l'industrie.
Cette méthode est à la fois simple à mettre en œuvre et très efficace. Elle mérite l'attention et l'adoption au sein de l'industrie. On prévoit que sa promotion et son application généralisées prolongeront considérablement la durée de vie du revêtement du four, réduiront considérablement les coûts de production et élèveront la technologie des revêtements à un nouveau niveau.
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