Dans la production de laminage de l’acier, le cylindre de laminoir est le composant principal qui entre en contact direct avec la pièce à usiner et provoque la déformation plastique du métal. Du laminage d’ébauche au laminage de finition, que ce soit pour la production de tôles, de profilés ou de fils, les cylindres jouent un rôle déterminant dans la stabilité du processus, la précision des produits et la qualité de surface.
Cet article offre une introduction systématique à ce que sont les cylindres de laminoir, à leur fonctionnement, à leurs conditions d’utilisation, à leur structure de base et à leurs principales classifications, constituant ainsi une base pour la compréhension du choix des matériaux des cylindres et de leurs applications industrielles.
Le rôle des rouleaux dans le processus de laminage de l’acier
Les cylindres de laminoir sont les éléments d’exécution directs de la déformation du métal. Lorsque la pièce passe entre les cylindres, elle est soumise à une force de laminage et à des frottements, ce qui entraîne une réduction de sa section transversale et une augmentation de sa longueur jusqu’à l’obtention de la forme et des dimensions souhaitées.
Du point de vue des équipements, le bâti du laminoir, les paliers, le système de réglage de l’écartement des cylindres et le système d’entraînement sont tous conçus autour des cylindres. Leurs fonctions principales sont de supporter les cylindres, de transmettre la force et le couple de laminage, et d’assurer une entrée et une sortie stables et précises de la pièce à usiner. C’est pourquoi les cylindres sont généralement considérés comme l’élément central d’un laminoir.
En pratique, l’état des cylindres a un impact direct sur la qualité du produit. L’usure des cylindres, les dommages de surface ou les modifications de leur profil se traduisent souvent par des déformations de la bande, des imprécisions dimensionnelles et des défauts de surface du produit laminé.
Environnement d’exploitation et caractéristiques de charge des cylindres de laminoir
Les cylindres des laminoirs fonctionnent généralement dans des conditions de service difficiles.
Lors du laminage, les cylindres sont soumis à des forces et des couples de laminage très élevés, souvent accompagnés de charges dynamiques et d’impacts. Ce phénomène est particulièrement marqué dans les laminoirs de dégrossissage et de pré-laminage, où les fortes réductions de section et les charges fluctuantes imposent des contraintes importantes à la résistance et à la tenue à la fatigue des cylindres.
Lors du laminage à chaud, les cylindres sont exposés à des températures élevées ainsi qu’à l’eau de refroidissement, à la vapeur et à la calamine. Les cycles thermiques peuvent entraîner une fatigue thermique, tandis que la calamine dure accélère l’usure et l’écaillage de la surface.
Lors du laminage à froid, bien que les températures de fonctionnement soient plus basses, les cylindres travaillent fréquemment dans un état d’aplatissement élastique, ce qui entraîne des contraintes de contact extrêmement élevées. Dans ces conditions, une dureté de surface, une résistance mécanique et une résistance à la fatigue élevées sont essentielles.
Étant donné que les rouleaux sont en contact permanent par frottement avec la pièce à usiner, leur comportement en matière d’usure affecte directement la durée de vie des rouleaux et la qualité de la surface du produit.
Structure de base d’un cylindre de laminoir
Du point de vue structurel, un cylindre de laminoir se compose de trois parties principales : le corps du cylindre, les tourillons et les extrémités du cylindre.
Le corps du cylindre est la partie active qui entre en contact avec la pièce à usiner et provoque sa déformation plastique. Son diamètre et sa longueur sont des paramètres de conception essentiels d’un laminoir, influençant la force de laminage, la gamme de dimensions des produits et la capacité de la machine.
Les tourillons des cylindres sont soutenus par des paliers montés dans le bâti du laminoir. La force de laminage est transmise du corps du cylindre, par l’intermédiaire des tourillons et des paliers, au bâti et aux fondations du laminoir. La géométrie des tourillons et la conception des congés de raccordement sont essentielles pour la résistance et la sécurité d’utilisation des cylindres.
Les extrémités des rouleaux servent à transmettre le couple du système d’entraînement. Les configurations courantes comprennent les extrémités cannelées, les raccords à joint universel et les extrémités plates. La résistance des extrémités des rouleaux doit être suffisante pour supporter le couple maximal lors du laminage et du démarrage du laminoir.
Classification des cylindres de laminoir selon le type de laminoir
Cylindres pour laminoirs à tôles et à bandes
Les cylindres des laminoirs à tôles et à bandes ont généralement une forme cylindrique. Pour contrôler la forme de la bande, le profil du cylindre est souvent conçu avec une courbure ou un contour spécifique. Lors du laminage à chaud, la conception du profil du cylindre compense la dilatation thermique, tandis que lors du laminage à froid, elle compense la déformation élastique sous charge. Les laminoirs modernes peuvent utiliser des profils spéciaux avec un déplacement axial des cylindres pour un contrôle flexible de la forme.
Rouleaux de laminoir
Section mill rolls are characterized by grooves machined into the roll body. Through a sequence of passes and groove designs, billets are gradually rolled into sections such as angles, channels, I-beams, and rounds. These rolls require high strength and wear resistance due to complex stress conditions at the groove bottoms.
Rolls for Special Mills
Les laminoirs spécialisés, tels que les laminoirs à percer, les laminoirs à roues, les laminoirs à engrenages et les laminoirs à rouleaux coniques, utilisent des cylindres de laminage aux formes et aux caractéristiques de charge uniques. Ces cylindres sont conçus spécifiquement pour leurs procédés de formage respectifs et diffèrent considérablement des cylindres de laminoir conventionnels.
