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Laminoir Rolls and Roll Shop


Rouleaux de laminoir et magasin de rouleaux

Les rouleaux sont les consommables principaux et très coûteux d'un laminoir. Ils sont utilisés pour laminer l'acier dans le laminoir et leurs performances dépendent de nombreux facteurs, notamment les matériaux utilisés et les charges auxquelles ils sont soumis pendant le service. La conception du rouleau est influencée par les limitations appliquées par la charge de roulement, la résistance au rouleau et le couple disponible pour le roulement. En cas de laminage à plat, il est également influencé par la tolérance faite pour le cintrage et par le cambrage des rouleaux. La conception du rouleau est de prendre soin de la charge et du couple requis pour toute passe. De plus, il doit s'assurer que les dimensions physiques et le matériau du rouleau sont capables de supporter les charges les plus lourdes survenant pendant la séquence de laminage. Un autre facteur important en ce qui concerne la durée de vie du rouleau est les propriétés d'usure du matériau du rouleau.



Matériaux en rouleau

Dans le laminage des aciers, le matériau des cylindres doit être capable de supporter des charges qui déforment plastiquement le matériel roulant sans être lui-même déformé plastiquement. Dans le laminage de l'acier à chaud, ce n'est pas un problème difficile et les cylindres en fer ou en acier conviennent s'ils fonctionnent à une température considérablement inférieure à celle du matériel roulant. L'utilisation de rouleaux de fer ou d'acier dans un cas particulier dépend de la tâche spécifique qu'ils doivent effectuer et si la ténacité, la résistance à la fissuration thermique ou aux charges de choc ou les propriétés de résistance à l'usure sont les plus importantes.

Les rouleaux peuvent être classés selon les matériaux des rouleaux (Fig 1) et la méthode de fabrication, la première subdivision principale étant (i) les rouleaux en fer et (ii) les rouleaux en acier. Cette répartition dépend de la teneur en carbone du matériau. Dans le cas des rouleaux, la ligne de démarcation est généralement prise à environ 2,4 % C. Normalement, les rouleaux sont désignés comme ayant une base en acier en dessous de ce chiffre et une base en fer au-dessus de ce chiffre. Il existe une distinction structurelle marquée entre ces deux types car il n'y a pas de carbone graphitique libre dans les rouleaux de base en acier. Les rouleaux d'acier peuvent être coulés ou forgés, ce qui donne une subdivision supplémentaire. Une autre division qui traverse la classification ci-dessus est celle des rouleaux duplex coulés doubles qui peuvent être coulés avec une surface extérieure en métal dur et un métal plus résistant et plus résistant formant le centre du rouleau.

Fig 1 Classification des rouleaux basée sur les matériaux des rouleaux  

Rouleaux de fer

Les rouleaux de fer sont des types suivants.

Rouleaux en acier

Les rouleaux d'acier peuvent être coulés ou forgés. Ils sont beaucoup plus solides et plus résistants que les rouleaux de fer et sont donc utilisés lorsqu'un rouleau de fer n'est pas considéré comme suffisamment solide. Ils permettent d'utiliser des ébauches plus lourdes, en particulier là où des rainures profondes sont nécessaires. Les ruptures dues à la charge de choc sont beaucoup moins susceptibles de se produire et les propriétés peuvent être considérablement modifiées par un traitement thermique approprié. Cependant, les rouleaux en acier C s'usent plus rapidement que les rouleaux en fer en raison de leur faible dureté.

Rouleaux en carbure  

Le carbure de tungstène, WC ou W2C, est un composé chimique contenant du tungstène et du carbone. Son extrême dureté le rend utile dans la fabrication de rouleaux de laminage pour une durée de vie prolongée dans les applications où de longues campagnes de laminage sont nécessaires. Les WC en combinaison avec les matériaux liants sous forme de poudre sont mélangés, broyés, granulés et compactés en ébauches de forme presque nette qui sont finalement frittées dans un four sous vide. Certains rouleaux sont ensuite pressés isostatiquement à chaud (HIP). Les cylindres sont ensuite rectifiés à l'aide de meules diamantées ou tournés au tour à l'aide d'outils de tournage très durs aux dimensions requises. Ces rouleaux sont normalement utilisés dans les blocs de finition de fil machine et dans certaines applications de laminage de forme. Ces rouleaux nécessitent une eau de refroidissement de haute qualité dans une plage de pH étroite et une dureté limitée. L'utilisation d'eau de refroidissement du rouleau en dehors de la plage de pH recommandée entraîne la perte du liant du rouleau, provoquant une défaillance prématurée de la surface du rouleau. Différentes qualités de rouleaux en carbure sont disponibles en fonction de la taille des grains, de la teneur en liant et de la composition du liant. La gamme d'applications de ces dernières années a étendu l'utilisation des rouleaux en carbure dans les broyeurs intermédiaires en utilisant un manchon en carbure monté sur un arbre en acier. Le montage est réalisé par une méthode mécanique ou en créant un rouleau composite en pressant et frittant une bague en carbure sur l'arbre.

Effet des éléments d'alliage sur les rouleaux

Les effets des éléments d'alliage sur les rouleaux sont donnés dans l'onglet 1.

Tab 1 Effets des éléments d'alliage sur les rouleaux
Élément Rouleaux en fer allié Rouleaux en acier allié
Carbone (C) Augmente la dureté, la fragilité et   la résistance à l'usure. Diminue la ductilité, la profondeur de refroidissement Augmente la dureté, la fragilité et la résistance à l'usure. Diminue la résistance aux chocs.
Silicium (Si) Augmente le graphite, ajoute à la propreté, Diminue la profondeur de refroidissement Nettoie l'acier dans une proportion de 0,20 % à 0,35 %, ajoute à la dureté, désoxydant, favorise la coulée sonore
Phosphore (P) Augmente la dureté et la fragilité. Augmente la dureté et la fragilité, diminue la ductilité, a tendance à se séparer
Soufre (S) Augmente la dureté, la fragilité et la profondeur du refroidissement Augmente la dureté et la fragilité. Diminue la ductilité. Doit être utilisé avec discrétion
Manganèse (Mn) Réduit le refroidissement dans les plages inférieures, augmente le refroidissement dans les plages supérieures, augmente la dureté en combinaison avec le nickel et le chrome, augmente la fragilité Augmente la dureté et la fragilité. Nettoyant pour la résistance à la traction et à l'usure
Nickel (Ni) Augmente la résistance, la dureté et la résistance à l'usure. Diminue la profondeur de refroidissement  Augmente la résistance, la dureté et la résistance à la fissuration par le feu en combinaison avec Cr et autres
Molybdène (Mo) Augmente la résistance, la dureté et la résistance à la fissuration par le feu, rend le grain fin   Augmente la résistance et la dureté
Vanadium (V) Augmente la profondeur de refroidissement, la force et la résistance à la fissuration par le feu, réduit la ductilité Augmente la ténacité, la dureté et la sensibilité au traitement thermique
Chrome (Cr) Durcisseur à tout moment ; utilisé en combinaison avec Ni ou Mo ou les deux, augmente la profondeur de refroidissement Durcisseur - fonctionne mieux en combinaison avec Ni ou Mo ou les deux
Cuivre (Cu) En petites quantités similaires à Ni  Similaire à Ni
Bore (B) Durcisseur, à utiliser avec discrétion  Augmente la dureté

Types de rouleaux utilisés dans divers laminoirs à chaud

Les types de rouleaux utilisés dans les laminoirs à fleurage et à brames, les laminoirs à billettes et à barres marchandes, les laminoirs à profilés, les laminoirs à plaques et les laminoirs à bandes à chaud sont indiqués respectivement dans les onglets 2, 3, 4, 5 et 6. La sélection d'un rouleau particulier dépend des exigences de production, du coût initial, des qualités spécifiques requises, etc. Une étroite collaboration avec le fabricant du rouleau est souhaitable pour s'assurer que ces exigences sont satisfaites dans la mesure du possible.

Type de rouleau Dureté de surface (Deg Shore)
Acier forgé, 0,4 % C 24-30
Acier coulé, 0,4 à 0,9 % C, Ductile 28-36
Acier allié moulé, 0 à 0,5 % Mo + Ni, Cr, Mn, solide, tenace, résistant à la fissuration au feu 30-42
Acier coulé Adamite, C élevé en solution complète +Ni, Cr, Bonne usure mais nécessite un refroidissement abondant à l'eau pour éviter les fluctuations de température 30-48

 

Onglet 3 Types de rouleaux pour les laminoirs à billettes et à barres marchandes
Type de rouleau Dureté de surface (Deg Shore)
Acier forgé 0,75 % C, rouleaux de support d'ébauche 35
Acier coulé – 0 à 0,5 % Mo + Ni, Cr, Mn, solide, tenace, résistant à la fissuration au feu 30-42
Rouleaux à grains perlitiques, Fonte, Robuste et résistant à la fissuration au feu, Rouleaux à torons 30-38
Rouleaux de grains spéciaux, amélioration ci-dessus 35-40
Acier coulé Adamite, C élevé en solution complète + Ni et Cr, Bonne usure mais nécessite de grandes fluctuations, Rouleaux d'ébauche 30-48
Rouleaux refroidisseurs droits C indéfinis, Les fluctuations de température doivent être évitées, Rouleaux de support intermédiaires 35-40
Rouleaux à grains en alliage d'adamite, très bonne pénétration de la dureté, nécessite un contrôle de la température et peut avoir une large gamme de dureté et de résistance, rouleaux à torons 35-50
Rouleaux refroidisseurs droits C, Haute résistance aux changements de température, à la rupture et aux craquelures de surface, Rouleaux de petite section 55-65
Amélioration des rouleaux refroidisseurs indéfinis en alliage d'Adamite sur les rouleaux droits C, ovales et de guidage 55-70
Rouleaux refroidisseurs indéfinis en alliage entièrement dur, amélioration sur Adamite, par exemple Nironite 65-85
Rouleaux refroidisseurs en fonte fortement alliée avec un bon écrouissage, Rouleaux de broyage de guidage 65-90
Graphite sphéroïdal, rouleaux de dégrossissage de billettes 55
Graphite sphéroïdal, Broyeurs à barres. La plupart des peuplements résistent à la fissuration au feu, Rouleaux d'ébauche 60-65

 

Onglet 4 Types de cylindres pour laminoirs à profilés
Type de rouleau Dureté de surface (Deg Shore)
Rouleaux en acier forgé, rouleaux d'ébauche, intermédiaires et de finition 24-30
Acier coulé, 0,4 à 0,9 % C, rouleaux d'ébauche 28-36
Rouleaux à grain perlitique, Solides, tenaces et résistants à la fissuration au feu, Rouleaux d'ébauche, intermédiaires et de finition 30-38
Acier coulé, 0 à 0,5 % Mo + Ni, Cr, Mn, Solide, tenace et avec une bonne résistance à la fissuration au feu, Rouleaux d'ébauche 30-42
Acier coulé Adamite, solution complète à haute teneur en carbone + Ni, Cr, bonne usure mais nécessite un refroidissement abondant pour éviter les fluctuations de température, rouleaux d'ébauche 30-48
Amélioration des rouleaux de grains spéciaux ci-dessus 35-40
Acier hyper eutectoide avec Ni, Cr et Mo, Résistance à l'usure et résistance dans des proportions à peu près égales, Rouleaux d'ébauche et de semi-finition 35-45
Rouleaux refroidisseurs droits C indéfinis, Les fluctuations de température doivent être évitées, Rouleaux de support intermédiaires 38-40
Rouleaux en alliage d'Adamite, Très bonne pénétration de la dureté, Nécessite un contrôle de la température, Fabriqués dans une large gamme de dureté et de résistance, Rouleaux intermédiaires et de finition 38-50
Acier moulé avec Cr et W, Haute résistance à la fissuration et à la fissuration au feu, Rouleaux de semi-finition 40-50
Rouleaux refroidisseurs indéfinis en alliage d'Adamite, amélioration des rouleaux ci-dessus, intermédiaires et de finition 55-70
Graphite sphéroïdal pour rouleaux d'ébauche inversés 45
Graphite sphéroïdal pour broyeurs à petite section 60-65

 

Onglet 5 Types de rouleaux pour les laminoirs à plaques
Type de rouleau Dureté de surface (Deg Shore)
Rouleaux à grain perlitique, Fonte, Robuste, tenace et résistant à la fissuration au feu, Rouleaux d'ébauche 30-38
Fonte, 0 à 0,5 % Mo + Ni, Cr, Mn, solide, tenace et avec une bonne résistance à la fissuration au feu 40-42
Rouleaux grain spécial, Perfectionnement sur Perlitique 35-40
Chill rolls droits C, Haute résistance aux changements de température, à la rupture et au craquelage de surface 55-65
Comme ci-dessus mais avec 0,4 à 1,0 % Mo, les cylindres de travail, les conditions du broyeur doivent être stables 55-65
Rouleaux refroidisseurs indéfinis en alliage. Les fluctuations de température doivent être évitées par les rouleaux de refroidissement, de travail et de finition 65-85
Rouleaux refroidisseurs en alliage, fonte d'alliage de nickel, bon écrouissage, rouleaux de finition 65-90
Rouleaux de refroidissement en alliage composé, coque extérieure en fonte blanche alliée formant une surface de travail et reste d'une fonte grise résistante, bon pour les finitions superfines, avantage de la coque étant auto-durcissante, rouleaux de travail 75-95

 

Onglet 6 Types de rouleaux pour laminoirs à bandes à chaud
Type de rouleau Dureté de surface (Deg Shore)
Rouleaux en acier forgé, Rouleaux de travail 24-30
Acier coulé Adamite, Haute teneur en carbone en solution complète avec Ni et Cr, Bonne usure mais nécessite un contrôle de la température par refroidissement, Cylindres de travail 30-38
Acier hyper eutectoide avec Ni, Cr et Mo, Résistance à l'usure et résistance dans des proportions égales, Rouleaux d'ébauche 35-45
Rouleaux refroidisseurs droits C indéfinis, Les fluctuations de température doivent être évitées, Rouleaux de support intermédiaires. 38-40
Rouleaux à grains en alliage d'adamite, très bonne pénétration de la dureté mais nécessitant un contrôle de la température, fabriqués dans une large gamme de dureté et de résistance, rouleaux intermédiaires et de finition 35-50
Acier coulé avec Cr et W, Haute résistance à la fissuration et à la fissuration au feu, Rouleaux d'ébauche 40-50
Chill rolls droits C, Haute résistance aux changements de température, à la rupture et au craquelage de surface 55-65
Comme ci-dessus mais avec 0,4 - 1,0 % Mo, les conditions de broyage doivent être plus stables et contrôlées de plus près, Cylindres de travail 55-65
Rouleaux de refroidissement indéfinis en alliage d'Adamite, amélioration ci-dessus, rouleaux de finition à chaud et de planage 55-70
Rouleaux refroidisseurs indéfinis en alliage, Amélioration sur Adamite, Rouleaux de travail 65-85
Rouleaux de refroidissement en alliage, rouleau en fonte, qualités similaires mais améliorées aux rouleaux de refroidissement indéfinis en alliage 65-90
Rouleaux de refroidissement indéfinis en alliage de manganite, très résistants aux craquelures causées par le feu, aux marques de queue, aux ecchymoses et à l'écaillage, rouleaux de train de travail 75-85
Graphite sphéroïdal, Rouleaux d'ébauche 60-65
Graphite sphéroïdal, rouleaux de finition 65-70
Graphite sphéroïdal, Rouleaux d'appui 50-55 

Magasin de rouleaux

Les fonctions du magasin de rouleaux sont les suivantes.

Des contrôles de calage et de roulement sont effectués périodiquement. La fonction d'atelier de laminage comprend également le meulage des lames de cisaille qui se sont émoussées lors de leur utilisation dans le laminoir. L'atelier de laminage moderne dans un laminoir dispose des installations suivantes.

L'atelier de rouleaux conserve les données de performances des rouleaux individuels et procède à l'analyse des données des rouleaux pour améliorer la longévité des rouleaux. Pour cela, l'atelier travaille en étroite collaboration avec les fournisseurs de rouleaux afin d'améliorer les spécifications chimiques et physiques des rouleaux lors du prochain cycle d'approvisionnement. Roll shop coopère également avec l'agence d'enquête lors de l'analyse de la défaillance du rouleau en cas de défaillance du rouleau en leur fournissant les données d'historique du rouleau à partir de leur dossier.

Les fonctions de l'atelier de rouleaux comprennent également la prise de mesures d'approvisionnement en temps opportun pour les rouleaux afin qu'ils puissent mettre les rouleaux à la disposition de l'usine selon les besoins de l'usine. L'action d'approvisionnement doit être prise en tenant compte de l'inventaire des rouleaux qui doit être maîtrisé.

Lorsque la durée de vie du rouleau est terminée et que son diamètre de ferraille est atteint, il est déplacé vers la zone des rouleaux de ferraille pour leur élimination. De même, les rouleaux cassés sont également déplacés vers la zone de rebut des rouleaux une fois l'enquête sur la rupture du rouleau terminée.

Il existe deux solutions logicielles utilisées par les magasins de rouleaux modernes. Il s'agit du système de gestion de l'atelier de rouleaux (RSMS) et du système de gestion des défauts de rouleaux (RDMS) pour un contrôle et une analyse complets des opérations de l'atelier de rouleaux. RSMS permet des analyses allant de la surveillance réelle du processus de meulage/rainurage à la collecte et au traitement des données de production, de consommation et d'exigence, avec un minimum de ressources. Le RDMS est un outil puissant qui améliore et optimise la productivité grâce à des fonctions de gestion approfondie des défauts et à des actions correctives automatiques. De plus, l'atelier de laminage doit être entièrement intégré au laminoir et il doit y avoir un échange de données entre le système du laminoir et le système de l'atelier de laminage.

L'agencement de l'atelier de bobines est très important pour optimiser la logistique des mouvements de bobines. Des passages supplémentaires doivent être prévus pour la libre circulation des chariots élévateurs.

L'automatisation de la manutention des bobines au sein de l'atelier de bobines nécessite l'application de mesures de sécurité afin d'interdire au personnel les zones où les opérations sont effectuées automatiquement, et donc non directement supervisées par le personnel. Il est nécessaire de prévoir des barrières de sécurité pour marquer les limites de la zone de travail automatique. Dans cette zone, l'accès uniquement à des fins de maintenance ou d'urgence est autorisé.



Processus de fabrication

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