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Pointe de lance en céramique composite à base de nitrure de bore pour l'immersion dans l'acier en fusion

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Pointe de lance en céramique à base de nitrure de bore

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Qu'est-ce qu'une pointe de lance ?

Dans la sidérurgie, une pointe de lance est l'élément terminal installé à l'extrémité d'un tube d'immersion. Elle permet de délivrer des gaz, d'injecter des poudres ou d'effectuer des prélèvements et des mesures tout en étant directement exposée à l'acier en fusion ou aux scories en fusion. L'ensemble comprend en outre une gaine qui entoure longitudinalement le tube composite et dans laquelle on peut injecter un gaz inerte afin de limiter la contamination par les fluides du tube composite et de la surface de la masse fondue immergée.

Selon le procédé, une pointe de lance peut être utilisée pour :

La mesure de la température de l'acier en fusion
L’injection d’oxygène ou de gaz inerte
L’injection de poudre d’alliage
L’affinage de l’acier
Les procédés de dégazage
Les opérations de coulée continue

La pointe étant la seule partie directement immergée dans le métal en fusion, elle est soumise à l’un des environnements les plus hostiles que l’on puisse rencontrer dans les aciéries.
Les conditions de fonctionnement typiques comprennent :

Des températures supérieures à 1 600 °C
Des chocs thermiques lors d’immersions répétées
Une attaque chimique par l’acier en fusion et les scories
Une érosion mécanique causée par l’écoulement du métal
Des atmosphères oxydantes ou réductrices

Ces conditions extrêmes font du choix des matériaux l’un des critères de conception les plus importants. C’est pourquoi Innovacera recommande, pour cette application, la céramique composite à base de nitrure de bore (BMZ), qui a été validée par les clients et a reçu d’excellents retours.

Pourquoi choisir la céramique composite à base de nitrure de bore (BMZ) pour les pointes de lance ?

Les céramiques en nitrure de bore composite (BMZ) sont devenues le matériau de choix pour les composants des tubes d’immersion. Leurs performances supérieures découlent de la combinaison des excellentes propriétés anti-mouillage du nitrure de bore et de la résistance mécanique accrue apportée par la zircone.

Parmi leurs principaux avantages, on peut citer :

1. Excellente résistance au mouillage par l’acier en fusion

Le BMZ présente une mouillabilité extrêmement faible vis-à-vis de l’acier en fusion et des scories. Cela minimise l’adhérence du métal, ce qui contribue à maintenir des débits de gaz précis et réduit la nécessité de nettoyage.

2. Une résistance exceptionnelle aux chocs thermiques

Les pointes de lance sont fréquemment soumises à des fluctuations rapides de température entre la température ambiante et celle de l’acier en fusion. Le BMZ peut supporter des cycles thermiques répétés avec un risque de fissuration très faible.

3. Stabilité à haute température

Le BMZ conserve sa stabilité dimensionnelle même lorsqu’il est exposé en continu aux températures de la sidérurgie. Cela garantit des performances constantes au fil de multiples cycles d’immersion.

4. Facilité d’usinage de précision

Le BMZ peut être usiné selon des géométries complexes avec une grande précision.

5. Longue durée de vie
Grâce à leur résistance aux chocs thermiques, à l’érosion chimique et à l’adhérence du métal en fusion, les embouts de lance en BMZ offrent généralement une durée de vie plus longue que les matériaux céramiques traditionnels. Une durée de vie plus longue se traduit par :

Des remplacements moins fréquents
Des besoins d’entretien réduits
Des coûts d’exploitation moindres
Une efficacité de production accrue