Laminage

Le laminage est un procédé de fabrication par déformation plastique. Il concerne différents matériaux comme du métal ou tout autre matériau sous forme pâteuse comme le papier ou les pâtes alimentaires.



Catégories :

Industrie - Métallurgie - Sidérurgie - Technique de transformation des métaux

Définitions :

  • laminoir - Machine composée de deux cylindres d'acier, entre lesquels on fait passer des lames de métal, pour en diminuer plus ou moins l'épaisseur, suivant qu'on rapproche plus ou moins les cylindres (source : fr.wiktionary)
  • laminoir - (nm) C'est une machine qui transforme les bras en feuille d'acier. (source : paysages54.lecrivainpublic)
  • action qui consiste à aplatir un pâton… On peut le faire avec un rouleau à pâtisserie comme avec un laminoir électrique ou manuel. (source : boulangerielessons)
Principe du laminage : le métal subit une réduction d'épaisseur par écrasement entre les deux cylindres

Le laminage est un procédé de fabrication par déformation plastique. Il concerne différents matériaux comme du métal ou tout autre matériau sous forme pâteuse comme le papier ou les pâtes alimentaires. Cette déformation est obtenue par compression continue au passage entre deux cylindres tournant dans des sens opposés nommés laminoir.

Un laminoir est une installation industrielle ayant pour but la réduction d'épaisseur d'un matériau (généralement du métal). Il permet aussi la production de barres profilées (produits longs).

Il existe de nombreux types de laminoirs :

  • laminoirs industriels pour les métaux
  • laminoir à papier
  • laminoir à verre pour produire les verres imprimés colorés ou non utilisés dans l'aménagement intérieur, les vitrages occultants et la décoration.
  • laminoirs universels (métaux)
  • laminoirs en cannelures (métaux)
  • fils industriels (cuivre par exemple)
  • laminoirs de bijoutiers

Cet article est dédié au laminage de l'acier dans l'industrie sidérurgique.

Laminoirs à chaud

Le laminage à chaud a pour but de mettre en forme le matériau. Son principal avantage est le perfectionnement des caractéristiques mécaniques dans le sens de l'étirement.

Laminage des produits plats

Il y a de nombreux types de laminoirs dans l'industrie sidérurgique :

Le principe du laminage est celui du coin tournant.

Laminoir.png

Après passage dans un four de réchauffage qui porte les brames à plus de 1000 °C, le métal est acheminé sur des rouleaux motorisés. Progressivement, par un passage successif dans différentes cages équipées de cylindres refroidis à l'eau le métal perd en épaisseur et gagne en longueur.

Une cage de laminoir se compose de :

  • une paire de cylindres dits'de travail'entre lesquels le matériau est allongé

les cylindres de travail sont en fonte rectifiée

  • une autre paire de cylindres dits'de soutien' (un cylindre de chaque côté de la paire de cylindres de travail) pour diminuer la déformation des cylindres de travail

les cylindres de soutien sont en acier

Les efforts énormes exercés sur les cylindres au cours du laminage provoquent une surépaisseur au milieu de la bande, ce défaut est fréquemment compensé de deux façons :

  • lors de la rectification des cylindres de travail, on donne à ceux-ci un bombé qui compense la surépaisseur
  • la compensation peut être dynamique grâce à un dispositif de contre-flexion ou cambrage, fréquemment hydraulique,

qui sert à compenser le défaut presque en temps réel

En sortie de laminoir, la bande peut être soumise à un arrosage d'eau qui lui confère des propriétés proches de celles de la trempe.

Pour éliminer les défauts de planéité de la bande, celle-ci peut passer au travers d'une planeuse, constituée de rouleaux disposés en quinconce d'avant en arrière et de haut en bas, le serrage de ces rouleaux est dégressif de l'entrée vers la sortie de la machine.

En fin de ligne le métal est enroulé sur des bobineuses.

Un laminoir composé d'une seule cage est fréquemment un laminoir réversible.

Si plusieurs cages se succèdent, on parlera d'un train de laminage. De plus si le produit est en prise dans plusieurs cages en même temps, on parlera d'un tandem (c'est le cas pour la production de longues bandes d'acier où les trains ont de 4 à 9 cages).

Les premiers laminoirs continus (sans interruption entre les fours et les bobineuses) apparaissent aux États-Unis dans les années 1930 et après la Seconde Guerre mondiale en France.

Laminage des produits longs

Les blooms ou billettes issues de la coulée en lingots ou de la coulée continue sont transformés en poutrelles, profilés, rails, barres ou fils.

Cage universelle et cage refouleuse : laminage des poutrelles

Un train fil est un train de laminoirs, continu, spécialisé dans la production de fil machine (produit semi-fini conçu pour la transformation). L'installation mesure 300 à 400 mètres de long.

En tête de l'installation se trouve le parc à billettes (profils de section carrée de 120 à 155 mm et de 13 m. de longueur pour un poids autour de 2 tonnes). Ces billettes sont reprises au pont-roulant équipé d'électro-aimants et déposées sur un convoyeur qui les poussent dans un four de réchauffage où elles séjournent à peu près 2 heures (en marche normale) pour être portées à une température de 1100°. Le four est habituellement chauffé au gaz. Une fois la température atteinte de façon homogène, les billettes sont défournées avec un vérin et engagées à une cadence de 100 à 120 tonnes/heure dans le train de laminoir.

Le train lui-même se compose d'un premier ensemble nommé dégrossisseur composé de 9 cages où le profil carré est progressivement réduit en section. Après cet ensemble, une cisaille éboute le produit pour supprimer les risques de défaut interne. Par la suite le produit s'engage dans le train intermédiaire qui en réduit toujours la section puis après un nouvel éboutage, dans le trains finisseur qui assure sur 10 cages la mise au diamètre final du produit. Au dernier bloc, la vitesse de laminage atteint 80 à 100 mètres/seconde pour les installations les plus rapides. À ce stade le produit fini est à une température de 950° et sort en ligne, il passe alors dans une tête de mise en spire qui lui fait faire une boucle de 1, 20 m. de diamètre. Les spires sont ensuite couchées sur un convoyeur à rouleaux sous lequel est disposée une batterie de ventilateurs qui assure une retombée homogène de la température. Les spires s'empilent ensuite dans un puits où est constituée la couronne de fil. Celle-ci est ensuite convoyée vers une compacteuse-ligatureuse, marquée et mise en stock.

Une couronne est égale en poids à la billette et est mono-brin. Pour avoir un ordre d'idée, une billette de 120x120mm de 12 m. de long pèse à peu près 1, 5 tonnes et donne une couronne de fil de diamètre 5, 5 mm de même poids pour une longueur déroulée de plus de 10 km.

Ce qui veut dire que la billette est toujours engagée dans la première cage quand le fil sort à la dernière. La fluidité de la marche est assurée par la vitesse de plus en plus rapide de chaque cage puisque chaque cage diminué la section du produit. C'est un ordinateur qui se charge de l'harmonisation des vitesses.

Un train de laminoir fonctionne généralement en trois postes/jour avec par équipe une quinzaine de personnes. Il existe des trains mono-veine, à double ou triple veines. Sur les installations à veines multiples les cages des blocs dégrossisseurs et intermédiaires comportent des cylindres à cannelures multiples puis les veines se séparent et chaque ligne possède ensuite ses propres finisseur, convoyeur et compacteuse.

Le processus ci-dessus décrit le principe général, chaque train ayant ses caractéristiques propres de vitesse (qui influe sur la cadence de défournement), prise de fer (section de la billette) ou alors nombre de cages par groupe selon sa gamme de fabrication.

Quelques chiffres

Les modèles de train à bandes (autre nom du laminoir à chaud) les plus évolués présentent des dimensions sans équivalent dans le milieu industriel.

Laminoirs à froid

C'est lors du laminage à froid que le métal voit ses caractéristiques mécaniques changer, en effet l'écrouissage local (déformation plastique) augmente la zone de déformation élastique. la limite d'élasticité est repoussée, mais la résistance à la rupture est constante (il s'agit d'une propriété interne du matériau).

Le laminage à froid est le plus souvent réservé aux produits plats (tôles d'acier). Il transforme un produit laminé à chaud en bobine de métal de fine épaisseur (moins de 3 mm). Il existe essentiellement deux types de laminoirs à froid :

On notera qu'il existe aussi des laminoirs réversibles à deux cages, mais ce sont des exceptions notables dans le parc mondial des laminoirs.

Il peut être suivi d'opérations de revêtement après recuit et écrouissage.

Liens externes

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 30/01/2011.
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