Dans le processus de laminage (métallurgie), le bâti de laminoir constitue un composant structurel fondamental qui influe directement sur la stabilité de l’installation, la résistance aux forces de laminage et la précision dimensionnelle du produit. La compréhension de la structure et des différents types de bâtis de laminoir est essentielle pour les ingénieurs impliqués dans la conception, l’exploitation et la maintenance de ces installations.
Cet article explique ce qu’est une cage de laminoir, les différences entre les cages ouvertes et fermées, ainsi que les méthodes de connexion courantes utilisées dans les cages de type ouvert.
Qu’est-ce qu’une cage de laminoir ?
Une cage de laminoir est le châssis structurel qui supporte et installe les principaux organes de travail d’un laminoir. Elle accueille des pièces telles que :
- Rouleaux qui roulent
- Roulements à rouleaux
- Mécanismes de réglage des rouleaux
- Équipement de guidage pour laminoirs
Étant donné que le laminoir doit résister à des forces de laminage considérables tout en maintenant la précision dimensionnelle requise du produit laminé, il doit posséder une résistance et une rigidité suffisantes.
Selon la configuration du laminoir et les exigences de production, les cages de laminoir sont généralement classées en deux types principaux :
- Cages de laminoir fermées
- Cages de laminoir ouvertes
Qu’est-ce qu’un bâti de laminoir fermé ?
Une cage de laminoir fermée est constituée d’un cadre unique et solidaire, formant une boucle structurelle rigide. Cette conception confère une résistance et une rigidité élevées, lui permettant de supporter d’importantes forces de laminage.
Les cages fermées sont généralement utilisées dans les laminoirs où sont présentes des charges lourdes, tels que :
- Un laminoir primaire à force de laminage élevée
- Laminoirs à brames
- Laminoirs à tôles et à bandes
Dans certains cas, ils sont également utilisés dans les laminoirs à profilés nécessitant une rigidité structurelle accrue.
Dans les laminoirs équipés de cages fermées, les cylindres sont généralement insérés ou retirés le long de leur axe, à travers la fenêtre de la cage, lors des opérations de changement. Ces laminoirs ne nécessitent généralement pas d’équipements dédiés au changement de cylindres, tels que :
- Chariots de changement de bobines
- Manchons d’équilibrage
- Crochets en C
Cependant, lorsque des cages fermées sont utilisées dans des laminoirs à disposition horizontale, le remplacement des cylindres devient relativement difficile, car les cages adjacentes et les arbres de transmission peuvent entraver l’extraction axiale des cylindres.
Qu’est-ce qu’un châssis de laminoir ouvert ?
Un montant de laminoir ouvert ne constitue pas un châssis monobloc. Il se compose au contraire de deux parties principales :
- Le corps du support
- Un capuchon supérieur amovible
Cette conception est largement utilisée dans les laminoirs à profilés horizontaux, principalement parce qu’elle simplifie considérablement le changement des cylindres.
Dans les laminoirs à cages ouvertes, le cylindre peut être extrait verticalement après le retrait du chapeau supérieur, évitant ainsi les contraintes d’espace axial rencontrées avec les cages fermées.
Avantages
- Remplacement du rouleau plus facile et plus rapide
- Meilleure accessibilité pour la maintenance
Inconvénients
- Rigidité structurelle inférieure par rapport aux supports fermés.
- Davantage de surfaces usinées requises
- Coûts de fabrication plus élevés dans certains cas
Méthodes de raccordement entre le capuchon supérieur et le corps du support
Pour les supports de fraisage ouverts, la méthode de connexion entre le capuchon supérieur et les colonnes de support influence significativement à la fois l’efficacité du changement de rouleau et la rigidité du support. Parmi les structures de connexion couramment utilisées figurent les suivantes.
1. Raccordement boulonné
Le capuchon supérieur est fixé aux colonnes du support à l’aide de longs boulons.
Caractéristiques:
- Structure simple
- Déformation importante du boulon due à sa longueur
- Rigidité globale réduite
- Le changement de rouleau est plus lent car les écrous doivent être retirés et remis en place.
2. Raccordement vertical par broche et clavette
Dans cette configuration, des broches verticales associées à des clavettes fixent le capuchon supérieur au corps du support.
Caractéristiques:
- Changement de rouleau plus rapide qu’avec des raccords boulonnés.
- Rigidité structurelle modérée
3. Raccordement par bague et cale inclinée
Cette conception remplace les boulons ou les goupilles cylindriques par des bagues.
L’extrémité inférieure de l’anneau de manchon est articulée à la colonne au moyen d’une broche, tandis que l’extrémité supérieure utilise un coin incliné pour solidariser le chapeau supérieur et la colonne.
Caractéristiques:
- Remplacement pratique du rouleau
- Section transversale plus importante que celle des boulons ou des goupilles.
- Rigidité accrue de la fraiseuse
4. Raccordement par goupille transversale et cale inclinée
Dans cette structure, le chapeau supérieur et la colonne sont d’abord reliés à l’aide d’une broche horizontale, puis serrés au moyen d’une cale inclinée.
Caractéristiques:
- Structure simple
- Faible déformation des éléments de liaison
Cependant, sous l’effet de la force de serrage du coin et des charges d’impact, une déformation peut se produire le long du plan de cisaillement de l’axe, rendant le démontage difficile et augmentant le temps de changement des cylindres.
5. Raccordement par cale inclinée
Par rapport aux méthodes précédentes, la connexion par cale inclinée présente plusieurs avantages :
- Déflexion élastique plus faible du capuchon supérieur
- Structure de connexion simple et fiable
- Déformation latérale réduite des colonnes du support
Une fois la cale serrée, la partie supérieure de la colonne est fermement bridée par la cale et le chapeau supérieur, ce qui limite considérablement la déformation latérale. En raison de sa rigidité accrue, cette structure est souvent qualifiée de cage de laminoir semi-fermée et a été largement adoptée dans les laminoirs.
