Les laminoirs démystifiés : types et applications industrielles

Qu'est-ce que le laminage ?

En métallurgie, le laminage est un procédé de formage du métal où un métal est passé à travers un ou plusieurs paires de cylindres pour réduire l'épaisseur, la rendre uniforme, et/ou impartir une propriété mécanique désirée.

Le concept est similaire au laminage de pâte. Le laminage est classé selon la température du métal laminé. Si la température est au-dessus de sa température de recristallisation, le processus est le laminage à chaud.

Si en dessous de la température de recristallisation, c'est le laminage à froid. En termes d'usage, le laminage à chaud traite plus de tonnage que tout autre procédé de fabrication, et le laminage à froid traite le plus de tonnage de tous les procédés de travail à froid.

Les cages de laminage tenant des paires de cylindres sont groupées en laminoirs qui traitent rapidement le métal, typiquement l'acier, en produits comme acier structural (poutres I, profilés en U, cornières), barres, rails. La plupart des aciéries ont des divisions laminoirs convertissant les produits de coulée semi-finis en produits finis.

Il existe de nombreux types de processus de laminage : laminage d'anneaux, cintrage par laminage, profilage par laminage, laminage de profilés, laminage contrôlé.

Qu'est-ce qu'un laminoir ?

L'invention du laminoir en Europe peut être attribuée à Léonard de Vinci dans ses dessins. Les premiers laminoirs sous forme brute mais mêmes principes de base furent trouvés au Moyen-Orient et Asie du Sud dès 600 av. J.-C. Les premiers étaient des laminoirs à fendre, introduits de Belgique en Angleterre en 1590.

Ils passaient des barres plates entre cylindres pour former une plaque de fer, puis entre cylindres cannelés (cisailles) pour produire des barres de fer. Les premiers essais de laminage de fer pour fer-blanc datent de ~1670.

En 1697, Major John Hanbury érigea un moulin à Pontypool pour laminer des « plaques Pontypool » – plaque noire. Plus tard, relaminées et étamées pour faire du fer-blanc. La production antérieure de fer en plaque en Europe était en forges, pas laminoirs.

Le laminoir à fendre fut adapté pour produire des cercles (tonneaux) et fer à sections demi-rondes ou autres par moyens faisant l'objet de deux brevets vers 1679.

Certaines premières littératures sur laminoirs remontent à l'ingénieur suédois Christopher Polhem dans son Testament Patriote de 1761, mentionnant laminoirs pour plaques et barres de fer. Il explique comment les laminoirs économisent temps et main-d'œuvre car un laminoir peut produire 10 à 20 barres ou plus simultanément.

Un brevet fut accordé à Thomas Blockley d'Angleterre en 1759 pour polissage et laminage des métaux. Un autre en 1766 à Richard Ford d'Angleterre pour le premier laminoir tandem. Un laminoir tandem = métal laminé en cages successives ; celui de Ford pour laminage à chaud de fils.

Types de laminoirs

Selon les exigences du processus et l'arrangement des cylindres, les cylindres de laminoir peuvent être divisés en :

1. Laminoirs à deux cylindres (Two High)

Deux cylindres tournant en sens inverse pour le mouvement désiré de la pièce. Pièce introduite entre cylindres, force appliquée, déforme la pièce en forme désirée. Pour un laminoir deux cylindres robuste et qualitatif, consultez fabricants de cylindres de laminoir.

Les laminoirs deux cylindres se divisent en : non-réversibles (cylindres tournent un seul sens, pièce alimentée un seul sens) et réversibles (cylindres tournent dans les deux sens).

2. Laminoirs à trois cylindres (Three High)

Cage avec trois cylindres parallèles un au-dessus de l'autre. Cylindres adjacents tournent en sens inverse pour passer le matériau entre supérieur et central dans un sens, et entre central et inférieur dans l'autre sens.

La pièce est laminée aux passages aller et retour. Passe par inférieur et intermédiaire, revient entre central et supérieur. Divers fabricants de cylindres acier fournissent laminoirs qualité pour exigences industrielles.

3. Laminoirs à quatre cylindres (Four High)

Cage avec quatre cylindres parallèles. Supérieur et inférieur tournent en sens inverse. Les deux du milieu sont plus petits = cylindres de travail ; supérieur/inférieur = cylindres de support (backup rolls).

4. Laminoirs tandem (Tandem Rolling Mills)

Ensemble de deux ou trois brins de cages en alignement parallèle. Passage continu possible à travers chacun avec changement de direction du matériau. Nombreux fabricants fournissent laminoirs tandem qualité à diverses industries.

5. Laminoirs en grappe (Cluster Rolling Mills)

Premier type laminoir quatre cylindres, où chaque cylindre de travail est soutenu par deux ou plus cylindres pour laminer matériau dur. Parfois, cylindres de travail de diamètre minimal nécessaires.