Analyse des causes de défaillance et solution pour la goulotte de distribution du haut fourneau
Les principaux facteurs de défaillance du réservoir SLIP dans le haut fourneau comprennent : (1) les dommages causés par un impact dû à une chute importante du débit d'alimentation ; (2) l'usure par glissement du matériau sur la plaque de revêtement ; (3) la combustion et la cavitation de la coque ; (4) la fissuration des soudures, le cisaillement des boulons, la déchirure de la matrice dus aux contraintes thermiques.
La prévention des défaillances des auges en tissu et la garantie de leur fiabilité et de leur longue durée de vie sont principalement envisagées sous deux angles : la structure interne et le choix des matériaux.
1. Sélection de la structure
Du point de vue structurel, la rigole en tissu présente deux formes structurelles principales : l’une est de type accumulation (abrasif) et l’autre de type surface lisse.
1) La trémie à tissu perforé est principalement composée d'une plaque perforée, d'un bloc en alliage résistant à l'usure, d'une plaque matricielle, d'un matériau d'isolation thermique et d'une paroi. Le principe de base consiste à disposer un nombre précis de plaques perforées, en fonction de leur hauteur et de leur angle, aux points d'alimentation à l'intérieur de la trémie, afin de former une petite cavité pouvant contenir une certaine charge. Après le premier remplissage, une certaine quantité de charge s'accumule dans la cavité, formant un nid qui évite l'impact direct des charges suivantes sur la paroi interne de la trémie. Un alliage résistant à l'usure est appliqué sur la surface de la plaque perforée, et un bloc en alliage résistant à l'usure est intégré au fond de la plaque perforée et à la partie inférieure de la trémie de distribution.
(1) Avantages de la goulotte à tissu emboîtable : ① elle compense les défauts de dureté élevée et de faible ténacité de la structure en carbure cémenté, ce qui prolonge considérablement la durée de vie de la goulotte ; (2) elle évite l’impact direct du flux d’alimentation sur la partie résistante à l’usure du patin, réduit considérablement les dommages causés par l’impact secondaire et offre une bonne contrôlabilité du flux d’alimentation ; (3) dans le cas d’une cloche de mise en conserve parallèle, l’effet d’amortissement et de décélération de la goulotte d’alimentation de type accumulateur réduit considérablement le phénomène d’alimentation elliptique causé par un désalignement du flux d’alimentation.
(2) Inconvénients des auges emboîtables en tissu : ① la conception de la structure est complexe et le processus de fabrication est difficile ; ② volume important, poids élevé. On estime que la durée de vie de ce type de réservoir d’alimentation (d’après les paramètres caractéristiques du BF 2500) peut dépasser 36 mois. Cela a été démontré en pratique.
2) Le glissement du tissu lisse peut être divisé en type de soudage de surface et type d'assemblage selon la structure de la partie résistante à l'usure.
Le bac textile préfabriqué se compose d'un fond moulé et de doublures préfabriquées segmentées amovibles, de presses et de fixations. En conditions normales, le fond peut être utilisé pendant longtemps ; seule la doublure doit être remplacée. Chaque doublure est interchangeable en fonction de son degré d'usure afin d'en prolonger la durée de vie.
La cale de coulée en tissu, dotée d'une structure de revêtement, est fabriquée en appliquant un matériau résistant à l'usure sur la surface de la matrice de coulée. Ce revêtement peut être réparé en fonction du degré d'usure. Qu'il s'agisse d'une structure à fentes ou d'une surface lisse, la sortie de la cale de coulée en tissu doit présenter une longueur lisse suffisante pour garantir l'écoulement de la charge hors du bus cylindrique de la cale, et non un déplacement aléatoire.
2. Sélection des matériaux
1) Le choix des matériaux pour les joints d'étanchéité textiles se divise principalement en deux parties : la matrice et la couche résistante à l'usure. Actuellement, le choix des matériaux de la matrice ne pose généralement pas de problème majeur ; on privilégie l'acier réfractaire, qu'il soit moulé ou en tôle, car il offre la résistance et la rigidité requises et évite les déformations thermiques à haute température. La résistance à la perforation et à la cavitation de la matrice peut être assurée par l'ajout de fibres réfractaires ou d'un revêtement réfractaire en surface. Le principal défi réside désormais dans le choix des matériaux résistants à l'usure.
2) La longue durée de vie des auges textiles exige l'utilisation de matériaux résistants à l'usure, alliant une bonne résistance à l'usure et une bonne ténacité aux chocs. Ces exigences sont contradictoires. Actuellement, la dureté est généralement utilisée pour mesurer l'indice de résistance à l'usure, et pour les matériaux connus, plus la dureté est élevée, plus la ténacité est faible. Par conséquent, il est illusoire de penser pouvoir résoudre le problème de la résistance à l'usure des auges textiles en se basant uniquement sur les matériaux. À l'heure actuelle, les principaux matériaux utilisés dans les parties résistantes à l'usure des auges sont le carbure cémenté, principalement coulé (y compris le rechargement) et fritté. La résistance et la dureté du carbure cémenté coulé sont nettement inférieures à celles du carbure cémenté fritté.