Inspection à 100% des anneaux de rupture pour coulée continue

Le défi

Dans la coulée continue horizontale d’acier, l’anneau de rupture est le dernier réfractaire avec lequel l’acier en fusion entre en contact avant solidification. Fabriqués en nitrure de bore hexagonal pour sa résistance aux chocs thermiques, sa conductivité thermique et ses propriétés anti-mouillage, ces composants doivent fonctionner sans faille car toute défaillance entraîne l’arrêt automatique de la coulée avec des coûts significatifs.

Le problème provenait de la fabrication. La production du BN implique la nitruration de composés de bore à haute température, mais la teneur en B₂O₃ dans le produit final varie considérablement. Ce liant est nécessaire au pressage à chaud mais conduit à une usure erratique et des défaillances prématurées. Après une série de défaillances d’anneaux de rupture chez Baltimore Specialty Steels, Armco devait distinguer les anneaux “bons” des “mauvais” avant installation.

La solution

Armco a testé trois méthodes CND sur des anneaux de rupture carrés de 100 mm et 155 mm. Les mesures de vitesse ultrasonore ont échoué car la géométrie en forme de beignet créait des fronts d’ondes interférents. La méthode d’excitation par choc (GrindoSonic) a réussi : un transducteur piézoélectrique capture la vibration fondamentale de l’anneau suite à une légère frappe, les lectures brutes supérieures à 940 indiquant généralement des défauts.

Le tri des résultats par lot de production a révélé des motifs clairs : les lots étaient soit tous bons (lectures 1592-1623), soit tous mauvais (1780-1812), soit mixtes. Les lots mixtes ont été rejetés en raison de l’inconsistance des propriétés. Les données de terrain corrélaient directement avec les journaux de production réels de la machine de coulée, confirmant la valeur prédictive du test.

Résultats

Les tests comparatifs sur des barres découpées dans les anneaux de rupture ont validé l’excitation par choc par rapport aux méthodes de vitesse ultrasonore et de fréquence de résonance (ASTM C747) - les trois méthodes étaient étroitement parallèles. L’avantage pratique : l’excitation par choc fonctionne sur des anneaux complets quelle que soit leur géométrie, permettant une inspection à 100% sur le terrain. Des limites supérieures ont été intégrées aux spécifications d’achat, et une collaboration étroite entre Armco et le fabricant de BN a permis d’atteindre un approvisionnement en anneaux de rupture sans défaut à 100%.