Familles de composants d'usure et d'étanchéité du four

Le coût de l'énergie pour le fonctionnement du four de durcissement est très important. Par conséquent, les responsables du service d'exploitation et de maintenance de l'usine accordent une attention particulière à la consommation d'énergie.

Le four doit être économe en énergie et un certain nombre de pièces sont conçues précisément pour l'étanchéité du four. Elles préviennent les pertes de chaleur. Elles empêchent également l'entrée de l'air ambiant froid indésirable dans les zones d'allumage. Dans les deux cas, le four devient moins efficace. Plus d'énergie sera nécessaire pour allumer les boulettes. Si ce n'est pas possible de compenser avec plus d'énergie, la vitesse de la grille sera réduite, entraînant la réduction conséquente de la production.

Étant donné que la grille se déplace, ces pièces d'étanchéité sont en contact avec les pièces mobiles et sont donc sujettes au frottement et à l'usure. L'usure diminue progressivement l'étanchéité et aura une incidence sur la productivité du four.  

Métal 7 s'est spécialisé dans la protection contre l'usure et a développé des solutions de revêtement de protection pour les pièces d'étanchéité, y compris son revêtement I-19 pour les rails coulissants (également appelés barres d'étanchéité de ventilation) et un revêtement pour les barres de chute. Les deux types de barres sont assemblés sur les deux côtés du four et sont en contact avec les charriots de boulettes mobiles.    

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Challenge

Au dernier stade du processus de bouletage, les boulettes doivent être durcies dans un grand four, appelé four de durcissement.  Le durcissement est nécessaire pour la manutention et l'expédition des boulettes aux usines de fabrication de l'acier.

L'énergie requise pour cuire les boulettes signifie beaucoup d'argent, le coût principal de l'opération de bouletage pour la plupart des usines.  Par conséquent, le four devrait être bien entretenu pour être aussi efficace en énergie que possible.  Toute fuite réduirait cette efficacité mais provoquerait également une perturbation dans le processus de cuisson des boulettes.  Il est obligatoire de s'assurer que les éléments d'étanchéité du four sont maintenus en bon état en tout moment.

La détérioration des parties d'étanchéité du four provoque des pertes de gaz chauds dans des zones de pression positive et l'entrée d'air froid dans des zones de pression négative entraînant une diminution de l'efficacité énergétique du processus de durcissement des pastilles. 

L'opérateur de l'usine devrait fournir plus d'énergie, généralement sous forme de combustible fossile à travers les brûleurs, pour maintenir l'uniformité du processus.  Si l'ajout de plus de chaleur n'est pas possible en raison des capacités limites du four, il faudrait réduire la vitesse de la grille de déplacement, ce qui aurait un impact direct négatif sur la productivité de l'usine.

Les pertes d'énergie ont une incidence sur la qualité des bouettes et sur la productivité.

Dans le processus de grille à déplacement rectiligne, les chariots se déplacent lentement à l'intérieur du four.   Les pièces mobiles présentent un véritable défi pour l'étanchéité du four.  La température élevée, et en particulier dans les zones de chauffage, pose un problème supplémentaire dans la sélection des matériaux.  La lubrification est également nécessaire pour réduire le frottement entre les pièces fixes et mobiles.

Nous trouvons quatre pièces principales sur les chariots qui visent à assurer l'étanchéité: les deux barres à ressort situées sous le chariot et les deux barres d'étanchéité latérales montées sur les deux côtés des chariots. 

1- Les barres à ressorts:  Elles sont situées sous le chariot et montées sur des ressorts.  Les ressorts permettent aux barres de se déplacer légèrement vers le haut et vers le bas pour suivre le profil horizontal de la structure du four.  Pour l'étanchéité, les barres à ressort glissent contre les rails d'acier assemblés sur la structure de ventilation du four (appelées glissières ou barres d'étanchéité de ventilation).

2- Les barres d'étanchéité latérales:   Elles sont positionnées des deux côtés du chariot.  Elles sont fixes.  Pour assurer l'étanchéité, elles sont constamment en contact avec les barres de chute montées sur les parois du four. Le réglage en hauteur avec le mouvement des chariots sur les rails provient du déplacement vers le haut et vers le bas des barres de chute.  Fentes aux points de fixation des barres de chute

Dans les deux cas, il y a une friction de métal contre métal, des températures élevées et un environnement très abrasif avec toute la poussière de minerai.  Les barres d'acier s'usent progressivement et perdent leur fonction, assurer l'étanchéité du four.

Le défi était de développer des solutions pour améliorer la résistance à l'usure des barres d'étanchéité en acier et maintenir l'étanchéité du four pendant une période beaucoup plus longue.

Solution

L'expertise de Métal 7 dans l'ingénierie de surface et de revêtement a été à nouveau la clé du développement de solutions pour ces composants d'étanchéité.

En étudiant les modèles de détérioration et les conditions d'abrasion, il a été décidé de mener deux projets distincts de R & D, l'un pour les barres à ressort / barres coulissantes et l'autre pour les barres coulissantes / barres de chute.  Nous avons constaté que la solution serait probablement différente pour les deux applications.  Cette hypothèse s'est révélée exacte.

A- Barres à ressort et barres coulissantes (ou barres d'étanchéité):  Les barres à ressort sont montées sur les chariots.  Les chariots sont retirées du four périodiquement pour l'entretien.  Les barres à ressort pourraient facilement être remplacées pendant ces entretiens.   Cependant, les barres coulissantes sont vissés sur la structure du four sur le dessus des boites à vent.  Un arrêt à totale de production est nécessaire pour les remplacer.  Ce n'est pas une tâche facile de les atteindre en raison de leur emplacement.

Par conséquent, il a été décidé de se concentrer sur la conception d'un revêtement protecteur pour la partie fixe, les barres coulissantes.  Un certain nombre d'options de revêtement ont été envisagées, mais l'évaluation du revêtement et les essais en laboratoire ont démontré que la base de carbure M7-I19 était la solution la plus rentable pour améliorer la résistance à l'usure des barres coulissantes.

Le revêtement M7-I19 appliqué sur les barres en acier au carbone possède les propriétés suivantes:

- Coefficient de frottement inférieur à celui d'autres matériaux résistants à l'usure utilisés pour la fabrication de la barre coulissante;

- Très haute résistance à l'usure.  C'est le matériau le plus dur traité par Métal 7.  Le test d'abrasion au laboratoire montre une résistance à l'usure 98 fois supérieure à CHT400 (400 plaques Brinell).

- Très haute adhérence au substrat en acier;

- Surface douce, égale et sans fissures.  Le revêtement sur les rails ne nécessite même pas de broyage ou de polissage.

B- Barres d'étanchéité latérales et barres de chute:  Les discussions entre Métal 7 et les utilisateurs finaux ont mené à la décision de se concentrer sur une solution pour les barres de chute.  Elles ont une durée de vie plus courte et sont la cause des préoccupations particulières pour l'opération.

Parmi les revêtements considérés, le revêtement à base de carbure M7-A29 a été celui choisi pour cette application particulière.  À la surface, il présente des similitudes avec l'autre revêtement appliqué sur les barres coulissantes (voir ci-dessus), mais il est légèrement plus dense.  L'adhérence obtenue est également supérieure en sachant que les barres de chute sont en mouvement constant vers le haut et vers le bas et sont potentiellement soumises à d'autres chocs mécaniques.

Benefit

- Diminution de la consommation d'énergie fossile grâce à la meilleure étanchéité à l'air;

- Augmentation de la capacité de production du four;

- Les utilisateurs déclarent économiser l'énergie du système d'entraînement de la grille (surface lisse des barres avec un coefficient de frottement inférieur);

- Haute durabilité des pièces, ce qui se traduit par moins de temps d'arrêt et augmente la disponibilité du four;

- Moins d'heures de travail pour remplacer les pièces usées;

- Pièces revêtues rapidement disponibles de Métal 7;

- Excellent rapport qualité / prix;

- Diminution des gaz à effet de serre;

- Meilleure stabilité de l'opération du four avec une amélioration conséquente de la qualité des boulettes;

- Les avantages de santé et de sécurité avec des niveaux plus réduits de gaz chauds et de fuites de poussière fines autour du four.