(1) Série d'aciers austénitiques à haute teneur en manganèse

L'acier ordinaire à haute teneur en manganèse utilisé pour les revêtements de broyeurs, en raison de la faible force d'impact, n'atteint qu'une dureté superficielle d'environ HB 350, avec une profondeur de couche durcie inférieure à 0,2 mm. Il est donc sensible à l'usure par labour et par coupure causée par le matériau. Par ailleurs, en raison de sa faible limite d'élasticité, il est sujet à l'écoulement plastique, à la déformation par bombement et peut parfois même entraîner l'arrachement des boulons de la revêtement. Lorsqu'il est utilisé pour les diaphragmes intermédiaires et les plaques de grille, l'écoulement plastique de l'acier à haute teneur en manganèse provoque souvent l'obstruction ou le rétrécissement des fentes de la grille, ce qui nuit à la production.

Cependant, en raison de sa bonne ténacité et de sa sécurité d’exploitation, il est toujours utilisé. Afin de conserver sa ténacité élevée tout en améliorant sa limite d’élasticité, sa dureté initiale et son taux d’écrouissage, divers aciers à haute teneur en manganèse modifiés ont été mis au point. Pour les composants tels que les diaphragmes et les grilles des laminoirs de grande et moyenne taille, l’industrie devrait s’orienter vers des aciers alliés à haute teneur en manganèse et à ultra-haute résistance, qui sont à la fois fiables et offrent une durée de vie considérablement prolongée. Certaines aciéries de petite et moyenne taille utilisent de l’acier à teneur moyenne en manganèse, de l’acier à haute teneur en manganèse, voire ce que l’on appelle de l’acier à haute teneur en manganèse « tel que coulé » et trempé à l’eau, avec des résultats notables, mais la qualité du produit doit être garantie.

(2) Acier multi-allié à teneur moyenne en carbone

L'acier multi-allié à teneur moyenne en carbone se caractérise par une teneur en carbone se situant dans la fourchette moyenne, allié avec 4%–6% de chrome, 0,4%–0,8% de molybdène et des éléments de micro-alliage tels que le V, Ti et Re. Après un traitement thermique par trempe à l’air et revenu, la microstructure se compose de martensite revenue avec des carbures dispersés, ce qui permet d’atteindre une dureté de HRC 48–56, une ténacité à la choc de 15–25 J/cm² et une résistance à la traction ≥ 10 MPa. Il a été utilisé sur des revêtements à gradins classiques, des revêtements à spirale angulaire, des revêtements rainurés et des revêtements hyperboloïdes à rainures annulaires à économie d’énergie dans des dizaines de broyeurs de grande, moyenne et petite taille, permettant dans tous les cas d’obtenir une durée de vie 1 à 2 fois supérieure à celle des revêtements en acier à haute teneur en manganèse, avec de bons résultats.

Diverses chemises en acier allié ont connu un développement considérable ces dernières années. Les aciers faiblement alliés à faible teneur en carbone, après un traitement thermique par trempe à l'eau ou à l'huile, peuvent atteindre une dureté d'environ HRC 50, mais comme leur teneur en chrome est d'environ 2%, la microstructure contient peu de carbures, ce qui limite l'amélioration de la résistance à l'usure. Un contrôle inadéquat de la trempe à l’eau peut également entraîner l’apparition de fissures. Les aciers à haute teneur en carbone et à alliage moyen ou élevé peuvent atteindre une dureté supérieure à HRC 50 par simple trempe à l’air, mais leur ténacité est relativement faible, ce qui limite leur champ d’application. Par conséquent, le développement d’aciers à teneur moyenne en carbone et moyennement alliés constitue une piste à explorer pour les matériaux de revêtement des broyeurs.

(3) Fonte (acier) à haute teneur en chrome et fonte (acier) à teneur moyenne en chrome

Dans les années 1960, les pays étrangers ont commencé à utiliser de la fonte (ou de l’acier) à haute teneur en chrome, offrant une excellente résistance à l’usure, pour la fabrication des revêtements de broyeurs. La structure de ces revêtements, composée de petits blocs carrés dotés d’un seul trou de boulon, permettait d’éviter les problèmes majeurs de fissuration. Dans les années 1970, des institutions telles que l’université Jiaotong de Xi’an et l’Institut de recherche sur la fonderie de Shenyang ont introduit en Chine des matériaux à haute teneur en chrome pour la fabrication de revêtements de broyeurs. Cependant, comme les revêtements nationaux destinés aux broyeurs de φ1,83 à 3,5 m se présentaient principalement sous forme de longues bandes comportant deux trous de boulonnage et présentant d’importantes différences d’épaisseur, leur utilisation était limitée. Au fil des ans, les unités de recherche ont activement exploré des moyens d’améliorer la ténacité en ajustant la composition et le traitement thermique, et en minimisant la teneur en austénite résiduelle dans la microstructure. Leur utilisation dans les broyeurs de taille moyenne (φ 2,2 à 3,0 m) s’est avérée relativement fructueuse. Toutefois, la teneur élevée en chrome, en molybdène et en d’autres éléments, associée à des coûts de production et de vente élevés, a freiné leur fabrication et leur utilisation. Ces dernières années, une fonte à teneur moyenne en chrome a également été mise au point pour certaines applications. Lorsque la fonte (ou l’acier) à haute teneur en chrome est utilisée dans les broyeurs miniers et les broyeurs bruts à procédé humide de l’industrie du ciment, sa résistance à l’usure n’est plus exceptionnelle en raison de l’effet corrosif du milieu de broyage.