Réparation et renforcement à haute performance de la surface des métaux des équipements de l'industrie métallurgique
La technologie de revêtement par laser révolutionne l'efficacité et la durée de vie des équipements !
Dans l'industrie métallurgique, les équipements clés tels que les laminoirs, les équipements de coulée continue et les systèmes de hauts fourneaux sont depuis longtemps soumis à de multiples défis tels que l'usure extrême, l'oxydation à haute température et la corrosion chimique, ce qui entraîne des arrêts fréquents et des coûts d'exploitation et de maintenance élevés. Avec le rechargement par laser comme noyau, combiné à la fabrication additive (AM) et aux processus d'amélioration fonctionnelle de la surface, notre société fournit aux clients métallurgiques mondiaux une chaîne complète de services allant de la réparation des vieilles pièces au renforcement préalable des nouveaux produits, contribuant à augmenter la durée de vie des équipements de 3 à 8 fois, à réduire les coûts globaux d'exploitation et de maintenance de plus de 50%, et à répondre aux besoins de la fabrication écologique et de la transformation à faible émission de carbone.
Ⅰ. Analyse des points faibles de l'industrie et des besoins en composants de base
- Système de laminage et de coulée continue
Rouleau/rouleau de coulée continue :
Exigence : Pendant le processus de laminage, la billette d'acier est soumise à une friction à haute température (1200℃+) et à haute pression (≥2000 tonnes), et un revêtement super résistant à l'usure avec une dureté de surface ≥HRC 60 est nécessaire, tout en résistant à la corrosion par l'oxyde de fer 26.
Dommages typiques : fissures de fatigue thermique, décollement de la surface, tolérance dimensionnelle (usure de la surface du rouleau ≥2mm).
Arbre d'engrenage/siège de roulement du laminoir :
Exigence : Anti-micro-usure et rupture par fatigue sous une charge de couple élevée, et la précision de l'assemblage d'origine doit être maintenue après la réparation (tolérance ±0,05 mm).
- Équipement de fusion et de frittage
Tuyère de haut fourneau/soupape d'air chaud :
Exigence : Haute température (1400℃) et résistance à l'érosion du laitier, revêtement résistant aux chocs thermiques (coefficient de dilatation thermique correspondant au substrat) sont requis.
Grille du chariot de frittage :
Exigence : résistance à l'oxydation à haute température (800℃) et à la corrosion par les sulfures (environnement SO₂/H₂S), prolongeant le cycle de remplacement des grilles jusqu'à 3 fois l'original.
- Système auxiliaire et de transport
Revêtement de rouleaux et de goulottes de convoyeurs :
Exigence : résistance à l'usure par impact des particules de minerai (dureté Mohs ≥7), réduction de la fréquence de remplacement du revêtement (de 3 mois à 1 an).
Roue de la pompe de désulfuration/soupape d'évacuation :
Exigence : résistance à la corrosion en milieu acide (pH 2-4, concentration de Cl- ≥5%), prévention des piqûres et de la corrosion fissurante sous contrainte.
Ⅱ. Avantages de la technologie de revêtement par laser et système de matériaux
- Principaux avantages techniques
Force d'adhérence de qualité métallurgique : La force d'adhérence entre la couche de revêtement et le substrat est ≥400MPa (ASTM C633), dépassant de loin les revêtements traditionnels (200-300MPa), ce qui élimine le risque d'écaillage.
Réparation d'une précision de l'ordre du micron : Le robot à six axes coopère avec le système coaxial d'alimentation en poudre pour réaliser des réparations de 0,1 mm sur des surfaces courbes complexes (comme la restauration du contour de la surface des rouleaux), et la zone affectée par la chaleur est ≤0,3 mm pour éviter la déformation du substrat.
Revêtement fonctionnel composite : prend en charge la conception “matériau dégradé + structure bionique”, par exemple :
Couche composite résistante à l'usure et à la corrosion : surface WC-Co (dureté HRC 65) + couche intermédiaire Inconel 625 (résistance aux hautes températures) + couche inférieure FeCrNiMoB (tampon antichoc).
- Sélection des matériaux et adaptation des performances
| Conditions de travail | Matériaux recommandés | Indicateurs de performance | Normes internationales |
| Ultra - dur et résistant à l'usure | WC - 12Co (Carbure de tungstène - Cobalt) | Dureté HRC 62 - 67, résistance à l'usure multipliée par 8 | ISO 11124 - 2 (Prétraitement par grenaillage) |
| Anti-oxydation à haute température | Inconel 625 (alliage à base de nickel) | Résistance à la température jusqu'à 1000°C, taux d'oxydation du sulfure réduit de 70% | AMS 5383 (Spécification d'alliage à base de nickel) |
| Corrosion résistante aux acides | Hastelloy C276 (Hastelloy) | Résistance à la corrosion par l'acide sulfurique 10% (ASTM G48A) | NACE MR0175 (résistance à la corrosion par le sulfure d'hydrogène) |
| Résistance à la fatigue due à l'impact | FeCrNiMoB (alliage à base de fer) | Résistance aux chocs ≥80J/cm² (ISO 148) | ASTM E23 (test d'impact d'entaille) |
Ⅲ. Système de service complet et contrôle de la qualité
- Processus de réparation des pièces anciennes
Évaluation des dommages :
La numérisation 3D (précision de ±0,05 mm) et l'analyse métallographique permettent de quantifier la profondeur de la fissure et l'usure du rouleau.
Conception de processus :
Sur la base de la base de données des conditions de travail (comprenant plus de 2000 cas métallurgiques), il est possible de faire correspondre les matériaux et les paramètres du laser (puissance de 3 à 8 kW, taux d'alimentation en poudre de 15 à 50 g/min).
Mise en œuvre sur place :
Le poste de travail mobile de rechargement par laser soutient les opérations sur site dans les aciéries et est équipé d'un système de récupération de la poudre (taux d'utilisation ≥95%).
Post-traitement et certification :
Grenaillage pour améliorer la résistance à la fatigue (ISO 1143) + détection des défauts par ressuage (ASTM E1417) + essai au brouillard salin (3000 heures)67.
- Processus de renforcement préalable des nouveaux produits
Renforcement préalable du revêtement du laminoir : substrat 42CrMo + revêtement WC-12Co, dureté augmentée de HRC 25 à HRC 65, durée de vie prolongée de 6 mois à 3 ans.
Fabrication intégrée de tuyères de hauts fourneaux : substrat en alliage de titane + revêtement laser couche résistante à la corrosion en Ta (tantale), durée de vie de la résistance à l'érosion du laitier portée à 5 ans.
IV. Cas et avantages de la coopération internationale
- Projet de réparation des cylindres d'une aciérie européenne
Problème : les rouleaux de laminage à chaud doivent être remplacés tous les trois mois, ce qui représente un coût unique de 120 000 euros.
Solution : Revêtement laser WC-12Co (épaisseur 2,5 mm), durée de vie de la résistance à l'usure augmentée à 18 mois.
Résultat : Des économies annuelles de 480 000 euros, certifiées par TÜV Rheinland.
- Amélioration de la résistance à la corrosion des soupapes de cheminée des fonderies de cuivre d'Amérique du Sud
Exigence : Les gaz de combustion acides ont provoqué la corrosion et la perforation de la vanne en 6 mois.
Solution : Revêtement au laser d'Hastelloy C276 (épaisseur 1,8 mm), durée de vie de la résistance à la corrosion supérieure à 3 ans.
Avantages : Réduction des coûts de maintenance de 65%, augmentation de la disponibilité de l'équipement à 95%.
V. Extension de la technologie et orientation future
Amélioration de l'équipement intelligent : Développer des robots de revêtement laser pilotés par l'IA, surveiller la morphologie du bain de fusion en temps réel, ajuster dynamiquement la puissance et le taux d'alimentation en poudre, et améliorer l'efficacité du traitement de 30%.
Fabrication écologique : Réduire la consommation de ressources métalliques par 70% grâce à la refabrication, conformément aux exigences du tarif carbone de l'UE (CBAM).
Recherche et développement de matériaux spéciaux : Mise au point de revêtements résistants à la corrosion par le zinc liquide (rouleaux de la chaîne de galvanisation métallurgique) et de revêtements anti-adhésion au laitier d'aluminium (pièces des fours de fusion de l'aluminium).
Grâce à une technologie innovante et à un réseau mondial de services, nous aidons nos clients à atteindre l'objectif “zéro temps d'arrêt non planifié” dans des conditions de travail difficiles et à promouvoir l'industrie métallurgique en vue d'un avenir efficace et durable.
