1. Dommages causés par des brûlures localisées lors du transport à haute température
Une bande transporteuse résistante à la chaleur transporte des solides à haute température tout en limitant les brûlures localisées, la perte de revêtement et les dommages sous la surface . Si une bande transporteuse résistante à la chaleur présente malgré tout des piqûres de brûlure, une résistance générale au vieillissement thermique peut s'avérer insuffisante. Ce problème est particulièrement pertinent lors du déchargement de matériaux en vrac incandescents, proches de 500 °C, dans les aciéries.
2. Dommages causés par les brûlures au-delà du vieillissement thermique
2.1 Vieillissement thermique et brûlure localisée
Les bandes transporteuses classiques résistantes à la chaleur sont généralement utilisées pour des températures de matériaux comprises entre 200 et 250 °C, selon leur qualité et les conditions d'utilisation. La bande transporteuse résistante à la combustion présentée ici est conçue pour des conditions thermiques supérieures. Elle peut transporter des matériaux plus chauds, supporter des pics de température de courte durée plus élevés dans l'environnement du matériau et du procédé, et être en contact direct avec des solides incandescents lors du transport. Dans les applications les plus exigeantes, les températures de matériaux peuvent atteindre près de 500 °C. Des pics de température de courte durée peuvent même dépasser 500 °C.
Les deux types de courroies subissent donc différentes formes de dommages thermiques :
- Vieillissement thermique :Une exposition prolongée provoque le durcissement et la perte d'élasticité du caoutchouc de revêtement. De nombreuses fissures apparaissent également sur toute la surface de la courroie.
- Brûlures localisées :Le contact direct avec des morceaux incandescents ou des particules chaudes concentrées provoque facilement des brûlures et des zones d'ablation. Le revêtement supérieur s'amincit localement et un contact violent peut brûler une partie du caoutchouc.
- Dommages combinés :À des températures de fonctionnement plus élevées, des fissures importantes peuvent se développer, accompagnées de piqûres de brûlure concentrées et d'une ablation locale.
La différence ne se limite donc pas à l'apparence des brûlures. Une bande transporteuse en caoutchouc résistant à la chaleur la protège dans une plage de températures conventionnelle pour les matériaux chauds. Une bande résistante à la combustion élargit la plage de températures d'utilisation tout en limitant les dommages rapides causés par le contact direct avec un matériau incandescent. Cette double protection préserve le revêtement et retarde la propagation de la chaleur vers la structure interne.
2.2 Dommages sous la couverture
La couche supérieure constitue la première barrière protectrice entre le matériau chaud et la carcasse de la courroie. L'ablation localisée réduit son épaisseur effective, diminuant ainsi la quantité de caoutchouc disponible pour ralentir le transfert de chaleur. À mesure que les dommages s'approfondissent, la chaleur atteint plus facilement les couches de liaison et la carcasse.
Forte de plus de 20 ans d'expérience chez Tiantie Dans le domaine industriel, l'adhérence intercouche est le point faible le plus fréquent des courroies résistantes à la chaleur. Ce problème de liaison provient du type et des propriétés intrinsèques des composés de caoutchouc résistants à la chaleurLe contrôle des procédés peut réduire le risque, mais il ne peut pas éliminer la limitation matérielle elle-même.
En cas de rupture des liaisons internes, le revêtement peut se décoller de la carcasse, ou certaines couches de la carcasse peuvent commencer à se séparer. Des dommages plus importants peuvent entraîner un délaminage local et exposer le renfort. Une fois que la carcasse n'est plus protégée par le caoutchouc environnant, son intégrité structurelle et sa capacité de charge locale diminuent.
Une brûlure visible ne permet pas de vérifier l'intégrité du collage sous-jacent. La profondeur de la brûlure est donc plus importante que l'aspect superficiel. Limiter la profondeur de pénétration préserve davantage le revêtement protecteur et réduit le risque que la chaleur atteigne la structure porteuse de la courroie.
3. Principaux matériaux et construction de la courroie
Quatre éléments contrôlent la réaction de la courroie au contact incandescent : le composé de revêtement, la structure de protection thermique, la carcasse et le composé de liaison intercouche.
3.1 Composants en caoutchouc du couvercle principal
Une bande transporteuse en caoutchouc résistant à la combustion utilise du SBR, de l'EPM et de l'EPDM pour assurer une protection contre les brûlures et une résistance à la chaleur.
- Caoutchouc styrène-butadiène (SBR) :Dans un composé carbonisant correctement conçu, le SBR forme une couche carbonisée stable sous l'effet d'une combustion directe par flamme ou au contact d'un fritté chaud. Ses performances de carbonisation et son avantage économique en font un matériau de base pour la protection directe contre la combustion.
- Caoutchouc éthylène-propylène (EPM) :L'EPM offre une résistance aux hautes températures et au vieillissement thermique. À composition et conditions de polymérisation comparables, il présente une meilleure résistance à la chaleur que l'EPDM. Il est principalement utilisé pour améliorer la tenue en température du revêtement.
- Caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM) :L'EPDM offre une résistance au vieillissement thermique tout en conservant l'élasticité nécessaire à la flexion des poulies et au mouvement continu des courroies. Il offre également une plus grande flexibilité en matière de vulcanisation et de formulation.
La silice et d'autres charges de renforcement améliorent la résistance à la traction, à l'usure et à la déchirure , ainsi que la stabilité structurelle. Elles assurent le maintien du revêtement lors de contacts à haute température, d'impacts et d'abrasions.
Les agents carbonisants contribuent à la formation d'une couche protectrice carbonisée en surface. Les composants isolants à base de minéraux ralentissent le transfert de chaleur à travers le caoutchouc.
La composition des matériaux est simple. Le SBR et les composants carbonisables résistent à la combustion directe. L'EPM et l'EPDM assurent la résistance à la température sur toute la surface du revêtement. Un composé conçu pour les deux conditions combine ces fonctions.
3.2 Protection du revêtement et barrières thermiques
Le revêtement de protection contrôle la profondeur de combustion et empêche la combustion ou l'arrachement de grandes quantités de caoutchouc lors du contact avec la chaleur intense. Une épaisseur de revêtement plus importante protège les couches sous-jacentes.
Sous l'effet d'une chaleur intense, la surface exposée forme une couche carbonisée. Cette couche réduit la pénétration directe de la chaleur et protège le caoutchouc sous-jacent. Elle doit également présenter une stabilité suffisante pour résister à l'abrasion du matériau, aux chocs et aux flexions répétées de la poulie.
Une barrière thermique située sous le revêtement de travail ralentit le transfert de chaleur vers la carcasse et les couches de liaison. Le matériau chaud est évacué de la bande avant que la chaleur excessive n'atteigne la structure interne.
Pour le contact direct avec des matériaux incandescents, la bande transporteuse est dotée d'un revêtement de travail résistant à la chaleur et d'une barrière thermique interne. La couche superficielle empêche les brûlures, tandis que la barrière protège le liant et la carcasse.
3.3 Matériaux de carcasse pour ceintures résistantes au feu
Trois structures de carcasse principales sont utilisées dans les bandes transporteuses résistantes au feu.
- Carcasse en treillis métallique :Le treillis métallique spiralé intégral est la principale option pour un contact direct sévère avec des matériaux en vrac incandescents. Il offre une faible élongation, une résistance à la perforation, une résistance à la déchirure et une flexibilité autour des poulies.
Cette construction est particulièrement adaptée aux morceaux lourds, à arêtes vives et incandescents. La carcasse métallique conserve sa structure de base même après exposition de sa surface à une chaleur intense.
Certains modèles à mailles métalliques intégrées relient directement les éléments de trame métallique au niveau de la jonction. Grâce à une conception de carcasse et un procédé de vulcanisation adaptés , la jonction peut conserver jusqu'à 100 % de la résistance de la carcasse.
- Carcasse de câble d'acier : La construction à câbles d'acier est utilisée pour les systèmes de convoyage longue distance, haute tension et grande capacité. Sa haute résistance à la traction longitudinale et son faible allongement permettent de supporter des matériaux chauds et lourds sur de longs parcours de convoyeurs.
Les câbles sont entièrement enrobés d'un composé liant métal-caoutchouc. Un revêtement de travail épais et une barrière thermique empêchent la chaleur excessive d'atteindre les câbles et le caoutchouc qui les entoure.
- carcasse en tissu EP : Le tissu EP utilise fil de polyester dans la direction de la distorsion et fil polyamide dans le sens de la trame. Il offre une bonne flexibilité, une bonne capacité de passage, poids de la ceinture inférieur et traitement d'épissure conventionnel.
Le tissu EP est utilisé pour les systèmes de convoyage sur courtes et moyennes distances avec une tension de service modérée. Dans cette conception, le revêtement supérieur ignifugé et la barrière thermique assurent la protection principale contre les matériaux à haute température.
- Carcasse en treillis métallique :Le treillis métallique spiralé intégral est la principale option pour un contact direct sévère avec des matériaux en vrac incandescents. Il offre une faible élongation, une résistance à la perforation, une résistance à la déchirure et une flexibilité autour des poulies.
Le treillis métallique est privilégié pour le transport de matériaux soumis à une forte calcination directe et de gros amas incandescents. Le câble d'acier est utilisé lorsque le convoyeur requiert une résistance accrue, une plus grande portée et une capacité supérieure. La toile EP offre une structure flexible et économique pour le transport sur courtes et moyennes distances.
3.4 Composés de liaison intercouches
Le liant varie selon la structure de la carcasse. Les courroies à treillis métallique et à câbles d'acier utilisent un liant métal-caoutchouc qui enrobe le renfort et adhère à la surface métallique. Les courroies EP utilisent du caoutchouc écrémé calandré entre les plis de tissu et entre la carcasse et les revêtements.
Deux systèmes de collage sont couramment utilisés.
- Système complet en caoutchouc résistant à la combustion :Du caoutchouc résistant à la chaleur est utilisé pour le couvercle de travail et les couches internes de collage ou d'enrobage. Cette structure assure une protection thermique supplémentaire même lorsque la chaleur a pénétré au-delà du couvercle supérieur.
Ce système est souvent choisi par les acheteurs pour la manutention de matériaux en vrac à haute température et pour une sécurité accrue. Son principal inconvénient réside dans l'adhérence intercouche à long terme. Les composés résistants à la chaleur et carbonisables offrent généralement une adhérence inférieure à celle des caoutchoucs de collage spécifiques. Les cycles répétés de chauffage, de refroidissement, de tension et de flexion des poulies augmentent le risque de délamination.
- Caoutchouc de collage calandré classique avec une couche supérieure plus épaisse :Cette construction utilise du caoutchouc calandré à haute adhérence autour de la carcasse et augmente l'épaisseur du revêtement supérieur résistant à la combustion.
Le revêtement plus épais retarde le transfert de chaleur vers la couche de collage. Le composé de collage conventionnel assure une adhérence plus forte et plus stable tout en réduisant le coût des matériaux de la courroie complète.
- Système complet en caoutchouc résistant à la combustion :Du caoutchouc résistant à la chaleur est utilisé pour le couvercle de travail et les couches internes de collage ou d'enrobage. Cette structure assure une protection thermique supplémentaire même lorsque la chaleur a pénétré au-delà du couvercle supérieur.
Un système de caoutchouc entièrement résistant à la combustion est utilisé pour les applications exigeantes impliquant une exposition prolongée à la chaleur, la présence de matériaux solides incandescents concentrés ou des arrêts de bande sous charge. Un caoutchouc de liaison calandré classique, avec un revêtement supérieur plus épais, est utilisé pour le transport continu où le matériau chaud quitte rapidement la bande et où une adhérence durable est primordiale.
4. Transport de l'aggloméré incandescent dans les aciéries
Un convoyeur à bande résistant à la chaleur, installé après le point de déchargement de l'aggloméré, reçoit un flux continu de matériau incandescent. Dans cette configuration, la majeure partie de l'aggloméré transporté reste incandescente, créant ainsi des conditions de brûlure persistantes sur toute la section de transport.
4.1 Contact direct avec le fritté à des températures allant jusqu'à 500 °C
La valeur de 500 °C mentionnée dans cet article fait référence à la température soutenue du matériau aggloméré lorsqu'il atteint la bande transporteuse. Elle ne correspond ni à une pointe de température instantanée, ni à la température à l'intérieur du four, ni à la température mesurée à la surface de la bande après contact.
À cette température, le tapis transporte directement un volume important de fritté incandescent. Chaque section du tapis reçoit le matériau au point de chargement et reste en contact avec lui jusqu'à son déchargement. La chaleur continue de pénétrer dans le revêtement supérieur pendant toute cette période.
L'exigence principale est la résistance à la brûlure directe. Une bande transporteuse résistante à la chaleur contrôle la vitesse et la profondeur des dommages causés à l'enveloppe, maintient une couche de caoutchouc protectrice suffisante au-dessus de la carcasse et ralentit la transmission de la chaleur à la structure interne. Telle est l'exigence de fonctionnement d'une bande transporteuse pour matériaux incandescents.
La température du matériau doit être enregistrée à l'endroit où le fritté atteint le tapis roulant. Une température mesurée plus tôt dans le processus ne reflète pas les conditions de contact réelles si le matériau passe par des équipements de concassage, de criblage, de stockage ou de refroidissement avant le chargement.
4.2 Chaleur et impact au point de chargement
Le point de chargement est fixe à l'intérieur du convoyeur, tandis que la bande transporteuse se déplace en continu en dessous. Les sections successives de la bande passent par ce point et reçoivent la chaleur et l'impact produits par la chute du matériau fritté.
Les gros morceaux percutent le revêtement avec une force accrue. Leurs bords tranchants entaillent et lacèrent le caoutchouc, tandis qu'une plus grande hauteur de chute augmente l'énergie de l'impact. Simultanément, la surface incandescente du matériau fritté exerce une pression sur le revêtement et concentre la chaleur dans la zone endommagée.
Les dommages mécaniques réduisent l'épaisseur effective du revêtement. La chaleur se propage alors plus rapidement à travers le caoutchouc restant, augmentant la profondeur des brûlures et rapprochant la charge thermique de la carcasse et des couches de liaison.
L'aspect des dommages fournit des informations utiles sur les conditions de chargement :
- Des cratères de combustion profonds et irréguliers sont associés à de gros morceaux incandescents.
- Une bande brûlée continue suit un flux de matière concentrée.
- Les entailles aux bords brûlés ou durcis témoignent de l'action combinée d'un matériau tranchant et d'une température élevée.
Comme le point d'impact reste au même endroit sur toute la largeur du convoyeur, les dommages se développent souvent le long de la même section longitudinale de la bande. Ils ne se limitent pas à un point fixe de la bande en mouvement.
4.3 Temps de séjour et limites du refroidissement par eau
Le temps de séjour du matériau commence lorsque l'aggloméré se dépose sur le tapis et se termine lorsqu'il le quitte au point de déchargement. Pendant cette période, le matériau se déplace avec le tapis et continue de transférer de la chaleur à l'enveloppe.
Une distance de transport plus longue ou une vitesse de bande plus faible allongent ce temps de contact. Un blocage, une évacuation restreinte et un arrêt de bande chargé créent une situation plus critique car le matériau fritté incandescent reste plus longtemps en contact avec la même section de bande.
Certains systèmes de convoyage utilisent des pulvérisations d'eau pour abaisser la température de l'aggloméré pendant le transport. Ces pulvérisations permettent de refroidir la surface exposée et d'atténuer la rougeur visible sur une partie du matériau. Cependant, leur efficacité de refroidissement reste limitée dans de nombreuses conditions de fonctionnement des aciéries.
Fort de plus de 20 ans d'expérience Tiantie Lors des visites sur site chez les clients, la poussière et les fines particules obstruent fréquemment les buses de pulvérisation dans les environnements de travail exigeants. Cela réduit le débit d'eau de chaque buse et crée une couverture de pulvérisation irrégulière sur le matériau.
L'eau atteint d'abord la couche supérieure exposée. Le matériau fritté enfoui sous la surface reste incandescent, surtout lorsque la couche est épaisse ou contient de gros morceaux. Ce matériau inférieur reste en contact direct avec le tapis roulant même lorsque la surface visible a refroidi.
La pulvérisation d'eau réduit partiellement la charge thermique, mais n'élimine pas le risque de brûlure directe sous le lit de matériau. Elle demeure une mesure de refroidissement auxiliaire, tandis que le tapis convoyeur résistant à la chaleur assure la protection principale contre le contact prolongé avec le matériau fritté incandescent.
5. Autres applications de matériaux chauds
Les cendres de fond, les scories solidifiées et le clinker créent également des risques de brûlure directe, mais leurs conditions de fonctionnement diffèrent du flux continu et principalement rougeoyant de frittage décrit dans la section 4.
5.1 Cendres de fond et scories solides
Les cendres sèches et les scories solidifiées présentent d'importantes variations de granulométrie, de forme et de température. Les fines particules chaudes se répandent sur le tapis, tandis que les gros morceaux incandescents concentrent la chaleur et l'impact sur des zones plus restreintes. Les arêtes vives des scories entaillent et raclent également le revêtement lors du chargement.
Le principal problème réside dans la combinaison de brûlures irrégulières et de dommages mécaniques. Les particules chaudes et grossières créent facilement de profondes brûlures aux endroits où la couverture a déjà été découpée ou comprimée. Un tapis roulant résistant à la chaleur limite la profondeur de ces lésions localisées et protège la carcasse du rayonnement direct.
Pour les systèmes de cendres sèches et de scories, la bande transporteuse est particulièrement précieuse lorsque des particules incandescentes restent dans le matériau déchargé et que le refroidissement à l'eau est incomplet.
5.2 Clinker avec points chauds localisés
Le clinker arrive généralement sur le tapis roulant après refroidissement, la majeure partie du matériau n'étant plus incandescente. Le principal risque provient des gros nodules de clinker ou des matériaux enfouis qui conservent une température beaucoup plus élevée en raison d'un refroidissement inégal.
Ce procédé diffère du transport par frittage à chaud. La bande transporteuse ne reçoit pas une charge continue à haute température, mais des points chauds répétés laissent des piqûres de brûlure éparses et réduisent progressivement l'épaisseur effective du revêtement.
Un convoyeur à bande en caoutchouc haute température, conçu uniquement pour résister à une exposition générale à la chaleur, ne permet pas de remédier entièrement à ce type de dommages. La protection localisée contre les brûlures contrôle la profondeur des cratères de combustion et empêche les contacts répétés avec les scories chaudes d'exposer la carcasse.
6. Évaluation de la résistance à la brûlure
L'efficacité d'une bande transporteuse résistante à la chaleur doit être évaluée en fonction des dommages résiduels après un contact chaud contrôlé. Le rapport doit préciser la température de contact, sa durée et la source de chaleur. Si une bille d'acier est utilisée, son diamètre doit également être indiqué.
6.1 Dommages au revêtement après contact chaud
Après le test, la zone endommagée est nettoyée et ouverte pour mesurer :
- Profondeur de brûlure
- Zone endommagée
- Épaisseur de couverture intacte restante
- Fissuration, détachement du caoutchouc ou exposition de la carcasse
Les critères d'acceptation doivent définir la profondeur de brûlure admissible et l'épaisseur de revêtement restante. Les comparaisons ne sont valables que si les échantillons sont soumis aux mêmes conditions de température de contact, de durée, de source de chaleur et d'épaisseur de revêtement initiale.
6.2 Protection interne après contact chaud
On ouvre la partie la plus profonde de la zone endommagée afin de vérifier si la chaleur a atteint la carcasse ou provoqué une séparation à l'intérieur de la courroie. L'inspection doit confirmer que la carcasse reste protégée et qu'aucune séparation ne s'est produite entre le revêtement, le caoutchouc de liaison et le renfort.
Pour les courroies EP, l'adhérence entre le revêtement, la carcasse et les plis textiles peut être testée conformément à la norme ISO 252:2023 . Pour les courroies à câbles d'acier, l'adhérence entre le revêtement et l'âme peut être testée conformément à la norme ISO 8094:2013.
Les résultats de laboratoire démontrent le niveau de dommages dans des conditions contrôlées. Toute affirmation concernant une durée de vie prolongée doit également être étayée par des données sur les heures de fonctionnement, le tonnage transporté et les rapports de réparation d'applications comparables.
7. Protéger la courroie au-delà de la résistance à la chaleur
Une bande transporteuse résistante à la combustion est conçue pour le contact direct avec des matériaux incandescents dépassant la plage de température de fonctionnement des bandes résistantes à la chaleur classiques. Ses performances reposent sur la résistance du revêtement en caoutchouc à la combustion rapide et à l'érosion, la barrière thermique limitant le transfert de chaleur et la stabilité des liaisons internes en fonctionnement.
La température du matériau ne suffit pas à elle seule à définir l'ensemble des conditions de fonctionnement. Le temps de contact, l'impact au point de chargement et la rétention inattendue de matériau influent également sur les dommages subis par la bande transporteuse. Pour les applications de déchargement en aciérie manipulant des matériaux jusqu'à 500 °C, ces conditions doivent être prises en compte dans les spécifications de la bande.
Pour discuter d'une conception de courroie adaptée et obtenir un devis, veuillez nous envoyer le type de matériau, la température de contact, les conditions de charge, les spécifications de la courroie et des photos des dommages existants.
8. FAQ
8.1 Une bande transporteuse résistante au feu est-elle également résistante aux flammes ?
Pas automatiquement. La résistance à la brûlure désigne la résistance au contact direct avec des matériaux incandescents, tandis que la résistance à la flamme désigne la capacité de la courroie à résister à l'inflammation et à la propagation des flammes. La résistance à la flamme doit être évaluée séparément selon des normes telles que l'ISO 340.
8.2 Les couvercles supérieur et inférieur doivent-ils utiliser le même composé de caoutchouc ?
Oui. Les deux revêtements sont vulcanisés dans les mêmes conditions de temps, de température et de pression. Différents composés peuvent nécessiter des conditions de vulcanisation différentes, ce qui peut entraîner une vulcanisation insuffisante d'une face et une vulcanisation excessive de l'autre.
8.3 Les fixations mécaniques conviennent-elles aux bandes transporteuses résistantes à la combustion ?
Les joints vulcanisés sont généralement recommandés. Contrairement aux fixations métalliques mécaniques, ils assurent un revêtement en caoutchouc continu, réduisent les points de faiblesse thermique et offrent une meilleure résistance et durabilité sous l'effet de chocs thermiques répétés et de charges importantes.
8.4 Un convoyeur résistant à la chaleur peut-il transporter des matériaux en fusion ?
Non. Un convoyeur à bande résistant à la chaleur est conçu pour les matériaux solides incandescents, tels que les agglomérés chauds et les scories solides. Il n'est pas conçu pour transporter du métal en fusion ou des scories en fusion.
8.5 Les couvercles supérieur et inférieur doivent-ils avoir la même épaisseur ?
Non. L'utilisation du même composé de caoutchouc n'implique pas que les deux revêtements doivent avoir la même épaisseur. Le revêtement supérieur est généralement plus épais car il est en contact direct avec des matériaux incandescents et résiste à la chaleur et aux chocs.
