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Passer au sans bore dans les fours à induction à creuset

La carrière d'Amal, possédée et exploitée par Calderys

Les fonderies constatent les avantages de la gamme innovante de solutions SILICA MIX de Calderys, qui améliorent la sécurité et les performances des fours à induction à creuset de haute puissance

Les fours à induction à creuset (CIF) sont le cœur de la fonderie. Assurer la fiabilité et la sécurité de leur fonctionnement est donc vital pour l'ensemble du processus de coulée. Le revêtement réfractaire fonctionnel joue un rôle essentiel pour y parvenir.

Séparant le creuset refroidi à l’eau du métal en fusion à très haute température (1500-1600° C) à l'intérieur du CIF, ce revêtement de 100 mm d'épaisseur doit pouvoir supporter l'important différentiel de température sans se fissurer. À défaut, cela pourrait entraîner des dommages catastrophiques, exposer le personnel de la fonderie à des risques élevés et entraîner des pertes de production prolongées.

 

Le quartzite brut potentialise les avantages des produits réfractaires

Les produits réfractaires SILICA MIX de Calderys sont utilisés avec succès dans les fours à induction à creuset depuis des décennies. La structure microcristalline unique du quartzite extrait de la mine de Calderys à Amal (Dalsland) en Suède et utilisé pour leur fabrication, leur donne des caractéristiques favorables particulières, notamment une très haute réfractarité (environ 1700° C) et une bonne résistance aux chocs thermiques.*

Après extraction, le quartzite du Dalsland est amené à l'usine de fabrication du SILICA MIX de Calderys, où il est broyé, trié, lavé et stocké avant utilisation. Pour garantir le plus haut niveau d'assurance et de contrôle qualité, Calderys tient pour essentiel le contrôle de l'ensemble du processus de production, du dynamitage à la mine à l'ensachage à la fin de la chaîne de production. Cela signifie que le personnel de la fonderie peut disposer du SILICA MIX pour fournir une performance constante et fiable en toute circonstance.

The Amal Quarry, owned by Calderys offers a complete control over the production process
La carrière d'Amal, propriété de Calderys, offre un contrôle complet du processus de production

 

Lors de la production du SILICA MIX, le quartzite est traditionnellement mélangé avec un agent de frittage d'oxyde de bore ou d'acide borique qui, lorsqu'il est chauffé, réagit avec le dioxyde de silicium dans le SILICA MIX pour créer une sous-couche chaude dense, imperméable et mécaniquement résistante. La quantité d'agent de frittage ajoutée au SILICA MIX dépend de la température du métal en fusion, entre la quantité usuelle de 0,8 % d'oxyde de bore pour les fonderies de fer à seulement 0,4 % pour les fonderies d'acier.

En dessous de la sous-couche chaude, il est cependant nécessaire que le revêtement réfractaire reste poudreux pour assurer la sécurité. En cas de fissuration de la sous-couche chaude, cette zone poudreuse agit comme un tampon contre la pénétration du métal en fusion et l'empêche de heurter le creuset de cuivre, ce qui pourrait provoquer l'explosion du four à induction à creuset. Lors de l’utilisation des liants à base de bore, une couche semi-frittée est généralement présente entre la sous-couche chaude et la zone poudreuse.

Au fil du temps, la sous-couche chaude s'use et la surface visible du revêtement réfractaire se consume. L'allongement de la durée de vie de la couche offre donc d'importants avantages économiques et de durabilité en termes d'amélioration de la productivité du four, de diminution des coûts et de réduction des déchets.
 

Une solution pour remplacer les liants à base de bore

Bien que les agents de frittage à base de bore offrent les performances techniques nécessaires, leur utilisation a commencé ces dernières années à être remise en cause en raison des préoccupations exprimées quant à leur impact sur la santé.

Les liants à base de bore ont déjà été limités de façon drastique en Corée du Sud, tandis qu'au Japon, où ces préoccupations ont été exprimées pour la première fois, les fonderies recherchent activement des alternatives, bien que toutes n'aient pas procédé à une substitution. D'autres régions, y compris l'UE, pourraient suivre l'exemple des pays d'extrême orient ayant ouvert la voie.

L'innovation est l'une des priorités de la stratégie de Calderys, nous aidant à anticiper et à répondre aux évolutions des besoins des clients et des tendances du marché. Les demandes des clients pour un revêtement réfractaire sans bore pour les CIF ont donc été satisfaites grâce à un effort concerté de recherche et développement mené

par nos experts pour fournir un produit SILICA MIX sans bore qui puisse conserver les mêmes excellentes caractéristiques de performance que les produits standard, tout en répondant aux préoccupations croissantes.

De ce travail est né la gamme de produits SILICA MIX E15 BF, dont les performances rivalisent, et même améliorent, l'original, cimentant fermement la place de Calderys à la pointe de l'innovation en matière de réfractaires au niveau mondial.

Notamment, la couche semi-frittée entre la couche chaude et la zone poudreuse est réduite ou absente dans les produits SILICA MIX E15 BF, tandis que la zone poudreuse est beaucoup plus importante. Cela garantit un revêtement très flexible qui ne présente aucune fissuration ni pénétration du fer en fusion, même après un nombre élevé de chauffes et d'opérations à rotation unique, où le chauffage et le refroidissement constants du CIF imposent une contrainte élevée sur le revêtement.

 

Relever la barre des performances techniques des couches

Nous avons continué à développer nos produits SILICA MIX sans bore et, en 2019, avons commencé à ajouter des grains très grossiers de quartzite de Dalsland à la formulation pour créer le SILICA MIX E15 BF LGS. Cette nouvelle solution rapproche plus que jamais la gamme de revêtements SILICA MIX des performances d'un « vrai » revêtement monolithique, qu’il n'est pas possible d'utiliser pour les surfaces des CIF, améliorant ainsi les performances des revêtements jusqu'à 10 %.

La formulation LGS a été adaptée pour créer le SILICA MIX E15 BF LGS RIGID pour le revêtement de fond des CIF. Tout en restant sans bore, le système de liant du produit LGS RIGID a été modifié pour créer un revêtement réfractaire environ trois fois plus résistant que le revêtement standard. Cela permet de faire glisser le revêtement usé lors de son remplacement.

Performances des produits SILICA MIX E15 BF, SILICA MIX E15 BF LGS et SILICA MIX E15

Les produits BF LGS RIGID sont passés à l’épreuve de conditions opérationnelles réelles à Kemptener Eisengießerei Adam Hönig AG en Allemagne, qui a réalisé 280 chauffes en rotation unique avec le produit LGS. Suite au succès des essais, l'entreprise a désormais dotés tous ses CIF de revêtements à gros grains sans bore.

 

La nouvelle gamme offre une flexibilité et une résistance améliorées

Nos produits sans bore offrent également des avantages techniques significatifs en termes de performances du revêtement réfractaire. La zone poudreuse étendue donne une flexibilité beaucoup plus élevée que la formulation standard, assurant une meilleure résistance aux chocs thermiques et à la fissuration.

L'ajout de grosses granulométries au mélange offre la possibilité d’améliorer encore les performances. Tous ces éléments contribuent à en faire des produits innovants, non seulement meilleurs pour la personne humaine, mais également pour les performances des fonderies : une solution gagnant-gagnant sur un marché des fonderies actuellement tendu par la concurrence.

Le succès de nos produits SILICA MIX sans bore témoigne non seulement de notre engagement pour l'innovation, mais aussi de notre capacité à écouter et à répondre à nos clients et au marché.

 

* Issus d'une éruption volcanique, les cristaux de quartzite du Dalsland ont une taille variant de 0,02 mm à 0,05 mm, au moins dix fois plus petites que les cristaux de quartz standard, dont la taille varie de 0,5 mm à 1,0 mm.

 

 

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