processus principal de laminage de tubes en acier

Huit principaux procédés de laminage de tubes en acier

Suite à l’invention de la technologie de laminage périodique des tubes, divers procédés de laminage ont vu le jour dans le monde entier. Parmi ceux-ci, on compte le laminage Ehrhardt, le laminage automatique, le laminage Diescher, le laminage à trois rouleaux, l’extrusion à chaud, le laminage continu, l’étirage à froid et l’expansion à chaud : huit technologies de laminage au total.

1. Procédé de laminage de tubes Ehrhardt : Inventé par Ehrhardt en 1891, ce procédé utilise le poinçonnage hydraulique pour produire des ébauches en forme de coupelle. En 1899, il perfectionne une méthode utilisant des mandrins pour pousser à travers une série d’anneaux de diamètre décroissant progressivement afin de produire des tubes en acier sans soudure. Communément appelé procédé de laminage de tubes, il est toujours utilisé pour la production de tubes sans soudure de très grand diamètre, jusqu’à 1 066 mm. Dans les années 1980, Mannesmann l’a développé pour devenir le procédé CPE, principalement destiné à la production de tubes sans soudure de plus petit diamètre.
2. Procédé de laminage automatique des tubes : Après l’obtention par Stiefel d’un brevet pour une machine de perçage à disque en 1895, le premier laminoir automatique pour tubes fut mis en service aux États-Unis en 1903, et en 1905, un laminoir automatique pour tubes équipé de calibreuses vit le jour. Connu sous le nom de laminoir Stiefel, il devint l’unité principale de production de tubes en acier sans soudure.
3. Procédés de laminage de tubes Diescher et Accu Roll : Sam Diescher a introduit des guides rotatifs dans les laminoirs transversaux à deux cylindres pour le laminage de tubes allongés, ce qui a conduit à la création du premier laminoir à tubes Diescher en 1932. Un demi-siècle plus tard, la société américaine AS a introduit des cylindres coniques dans les laminoirs à tubes obliques, obtenant ainsi un brevet. Le premier laminoir à tubes Accu Roll au monde a démarré sa production à Yantai, en Chine, en 1989.
4. Procédé de laminage de tubes à trois rouleaux : Il s’agit d’un procédé de laminage transversal de tubes à trois rouleaux, où la coque est laminée entre le mandrin et trois rouleaux. Le laminoir à tubes à trois rouleaux est également appelé laminoir à tubes Assel.
5. Procédé d’extrusion à chaud des tubes : Avant l’invention du perçage par laminage oblique par les frères Mannesmann, des brevets existaient déjà pour la production de tubes sans soudure par extrusion à chaud pour l’aluminium. Cependant, ce n’est qu’avec l’application réussie des lubrifiants pour verre dans les années 1950 que les procédés d’extrusion à chaud pour tubes en acier ont véritablement pris leur essor et se sont rapidement développés.
6. Procédé de laminage continu des tubes : Dès 1891, l’usine américaine de tubes d’acier Kellogg avait obtenu un brevet pour des laminoirs continus. Pour diverses raisons techniques, ce procédé n’a connu un véritable succès que dans les années 1950, époque à laquelle il s’est considérablement développé grâce à sa capacité, son efficacité et sa qualité élevées, devenant le type de laminoir dominant pour la production de tubes sans soudure.
7. Procédé d’étirage à froid (laminage) des tubes : Afin d’élargir et d’améliorer la variété et la qualité des tubes sans soudure laminés à chaud, des techniques de transformation secondaire telles que l’étirage à froid (laminage) et l’expansion à chaud ont été développées. Avant l’adoption des méthodes de production de tubes sans soudure laminés à chaud, les techniques d’étirage à froid étaient déjà utilisées pour la transformation secondaire des tubes soudés. La technologie de laminage à froid, brevetée par l’American Tabl Reducing Company en 1931, utilise des procédés de déformation similaires à ceux des laminoirs périodiques. La méthode d’étirage à froid (laminage) permet non seulement de produire des produits aux spécifications et aux exigences de qualité élevées, difficiles à produire (ou peu rentables) ou impossibles à produire par laminage à chaud, mais aussi d’utiliser l’ébauche laminée au lieu du laminage à chaud pour produire des tubes en acier de petite taille et des tubes spéciaux de haute qualité (comme les tubes pour roulements).
8. Procédé de dilatation à chaud : Il s’agit de la principale méthode de production de tubes sans soudure de grand diamètre. Trois procédés sont disponibles : laminage oblique, traction-expansion et formage par poussée. Le formage par rouleau permet d’atteindre des diamètres allant jusqu’à 1 500 mm, ce qui le rend adapté à la production en série. Le formage par poussée, quant à lui, est simple, nécessite un investissement moindre, offre un rendement plus faible et est réservé à la production en petites séries.

Production de tubes en acier sans soudure laminés à chaud

Le processus de base actuel des tubes en acier sans soudure laminés à chaud comprend : la préparation des billettes → le chauffage → le perçage ou le poinçonnage → le réchauffage et le laminage → le calibrage → la finition, l’inspection, les essais (refroidissement, redressage, têtes de coupe, échantillonnage, contrôle par ultrasons, contrôle hydrostatique, pesage, traitement anticorrosion, etc.) → l’emballage et l’entreposage. Parmi ces étapes, les principales de la déformation à chaud sont le perçage ou le poinçonnage, le laminage et le calibrage ou la réduction.

• Le perçage transforme principalement des billettes de tubes solides en tubes bruts creux ;
• Le laminage des tubes réduit principalement l’épaisseur de la paroi et contrôle l’uniformité de la paroi, servant de processus principal pour la déformation longitudinale.
• Le dimensionnement (ou réduction du diamètre) se concentre sur la réduction du diamètre extérieur et son contrôle, tout en ajustant l’épaisseur de la paroi (dimensionnement sous tension).

Étant donné que le processus de laminage de tubes est non seulement crucial pour la déformation longitudinale, mais joue également un rôle essentiel dans le contrôle de l’épaisseur de la paroi, de la qualité de la surface et de l’efficacité globale de la production de l’unité, les gens se sont habitués à se référer au processus de laminage de tubes par le type d’unité utilisée, comme les unités de laminoir continu, les unités de laminoir automatique, les unités de laminoir de précision, etc.

Grâce aux méthodes de laminage à chaud, il est possible de produire des tubes sans soudure en acier au carbone, en alliages, en aciers fortement alliés et en métaux non ferreux, avec des diamètres extérieurs allant de 16 à 1 600 mm et des épaisseurs de paroi allant de 2 à 200 mm. Outre les tubes de section ronde, des tubes de différentes formes et des tubes à section variable sont également disponibles. Les tubes sans soudure laminés à chaud, outre leur nature de produits finis, peuvent également servir de matière première pour des tubes étirés ou laminés à froid (voir étirage et laminage à froid des matériaux tubulaires).

Les processus de base du laminage à chaud comprennent :

1. Sur une machine de perçage, des lingots ou des billettes sont percés dans des tubes bruts creux à parois épaisses. Les méthodes de perçage des billettes comprennent le perçage par laminage oblique à deux rouleaux, le perçage par pression, le perçage par laminage par poussée, le perçage par laminage oblique à trois rouleaux, etc.
2. Sur une machine d’allongement, les tubes bruts sont laminés pour obtenir une épaisseur de paroi proche de celle du produit fini. Les méthodes d’allongement des tubes bruts (laminage) comprennent le laminage automatique, le laminage continu, le laminage oblique à deux et trois rouleaux (voir l’allongement par laminage des matériaux tubulaires), le laminage périodique et les machines à pousser les tubes.
3. Les tubes bruts sont laminés avec précision pour obtenir des produits finis sur des laminoirs de finition. La finition des tubes bruts comprend des processus visant à améliorer la qualité, comme le calibrage et l’ajustement du diamètre, ainsi que des processus visant à élargir les spécifications du produit, comme la réduction du diamètre et l’expansion à chaud.

En raison des exigences élevées en matière de qualité des tubes sans soudure et du développement rapide et efficace des unités de laminage à chaud, les techniques et équipements de finition des tubes ont continué de se développer et de se moderniser. Des lits de refroidissement à étages, des redresseurs de tubes multi-rouleaux, des machines de découpe et de sciage de tubes performantes, des machines à chanfreiner les têtes rapidement, des dispositifs automatiques de mesure, de pesage, d’impression par pulvérisation et de mise en faisceau mécanisée ont fait leur apparition et ont été largement utilisés. Pour des exigences de qualité plus élevées et des tubes spécialisés, des traitements thermiques supplémentaires (normalisation, recuit, trempe et revenu, etc.) et des usinages (filetage, écroûtage, polissage, épaississement des extrémités, etc.) sont nécessaires.