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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 10132 citée dans cet article a été remplacée par les normes NF EN 10132 de septembre 2021 :
- Feuillards laminés à froid pour traitement thermique - Conditions techniques de livraison - Partie 1 : généralités
- Feuillards laminés à froid pour traitement thermique - Conditions techniques de livraison - Partie 2 : aciers pour cémentation
- Feuillards laminés à froid pour traitement thermique - Conditions techniques de livraison - Partie 3 : acier pour trempe et revenu
Feuillards laminés à froid pour traitement thermique - Conditions techniques de livraison - Partie 4 : aciers à ressorts et autres applications
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2109 (Septembre 2021).
RÉSUMÉ
Les laminoirs, quarto ou train à bandes, jouent un rôle important en sidérurgie. Après la solidification, qui donne sa première forme à l’acier solide, le laminoir assure un contrôle dimensionnel ainsi que des transformations métallurgiques, qui confèrent au produit les propriétés recherchées. Il existe deux principaux types de laminoirs. Le train à bandes est ici plus spécifiquement présenté : origine de la technologie, développement et place sur le marché mondial, produits concernés, etc.
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Rolling mills, hot-strip or four-high rolling mills, play an important role in the steel industry. After solidification, which results in the initial solid steel form, rolling mills provide dimensional control as well as metallurgical transformations that give the product the desired properties. There are two main types of rolling mills. The hot-strip mill is more specifically presented here: the origin of the technology used, its development and its position in the global market, products involved, etc.
Auteur(s)
-
Robert ALBERNY : Anciennement responsable de la commission trains à bandes de l’ATS
INTRODUCTION
L’étude des filières de production et celle des produits qui en résultent sont au cœur du métier du sidérurgiste. Parmi les principaux outils, mis en œuvre dans ces filières, les laminoirs jouent un rôle important. Après la solidification, qui donne sa première forme à l’acier solide : brame, bloom, billette ou rond, le laminoir assure un contrôle dimensionnel ainsi que des transformations métallurgiques, qui confèrent au produit les propriétés recherchées.
Les filières possibles sont nombreuses, et elles sont en perpétuelle évolution : des simplifications et des regroupements d’étapes transforment le métier. Ainsi, l’apparition de la coulée continue a simplifié des filières et a apporté des avantages considérables à la production des aciers. Néanmoins les solutions classiques sont aussi en progrès permanent : les produits obtenus répondent de mieux en mieux à de nombreuses applications (dans le bâtiment, l’industrie mécanique et alimentaire, la construction métallique et mécanique, etc.) et ont des durées de vie de plus en plus longues.
Les produits plats (plaques, tôles minces ou bandes d’acier) sont élaborés ou préparés aujourd’hui sur deux types principaux de laminoirs :
-
le quarto : une cage à quatre cylindres réversible, parfois deux cages réversibles, avec laquelle on produit des plaques épaisses de grandes dimensions (l’épaisseur est généralement supérieure à 8 mm). Ces dernières sont utilisées pour la chaudronnerie, la construction navale, la fabrication de tubes, etc. ;
-
et le train à bandes, ou train continu à chaud : avec lequel on élabore des bandes d’acier de plus faible épaisseur (de 1 mm jusqu’à 12 mm, voire plus), de plus faible largeur (inférieure à 2 m), mais de grande longueur (jusqu’à 1 km). Le train à bandes précède souvent l’étape de relaminage à froid, étape nécessaire pour obtenir des produits plus minces.
Les pages qui suivent sont consacrées au train à bandes. Quelle est l’origine de cette technologie ? Comment s’est-elle développée jusqu’à présent ? Quelle est la situation actuelle de son développement dans le monde ? Quels produits sont obtenus, et quels marchés sont concernés ? Quels sont les aspects théoriques et pratiques du laminage sur un train à bandes ?
Dans le dossier , nous décrirons les technologies récentes en place sur un train à bandes : depuis le parc à brames, jusqu’au bobinage et à l’évacuation des bobines. Nous verrons comment est exploité un train, quels sont les résultats obtenus en terme de performances dimensionnelle, thermique et de qualité métallurgique. Nous présenterons enfin quelques aspects économiques liés à l’exploitation de cet outil.
Nous concluerons par les tendances futures : l’amélioration des outils existants d’une part, et l’apparition de nouvelles filières plus simples d’autre part.
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Situation actuelle des trains à bandes
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1. Aspects historiques
1.1 Brève histoire du laminage
Dans son livre intitulé le Savoir Fer, J. Corbion retrace l’histoire de la sidérurgie dans son ensemble, dont une partie se réfère aux laminoirs [1].
La forge était le principal outil utilisé par les anciens pour la mise en forme du métal à l’état solide. Cette opération s’effectuait le plus souvent à chaud. La réduction de l’épaisseur à froid était asservie aux métaux relativement « mous », comme l’or, l’argent ou le zinc.
Connue dès le XVe siècle, la technologie de laminage consiste à faire passer une pièce de métal entre deux cylindres pour changer sa forme. « L’invention » du laminoir serait attribuée à Léonard de Vinci, sur la foi de dessins de machines destinées à la préparation de bandes de plomb pour vitraux.
comme le mot « lame », le terme « laminoir » vient du latin « lamina », qui signifie « bande mince ».
La figure 1 présente un laminoir d’orfèvre, datant du XVIe siècle et qui est exposé au musée de la Renaissance d’Ecouen [2].
Au début du XVIe siècle, le laminage de barres de fer a été introduit et développé dans la région de Liège pour la fabrication d’aiguilles. D’après l’ingénieur anglais Tylcote [3], des écrits mentionnent l’utilisation de cylindres de laminoirs en fonte, produits à Wetzlar près de Francfort en Allemagne dès 1606, pour le refendage de bandes, et un plan, daté de 1734, montre un laminoir de refendage utilisé en Suède pour la production de bandes de cuivre destinées à l’industrie de la monnaie.
La Révolution industrielle du XIXe siècle a conduit au développement de nombreuses technologies nouvelles dans la sidérurgie et, en particulier, à celui du laminage à chaud de bandes d’acier, qui s’est largement répandu par la suite. La figure 2 présente un laminoir à produits plats utilisé en Angleterre au début du XIXe siècle, d’après un rapport de 1836 de Dufrénoy, directeur de l’École des mines de Paris [4].
Les opérations de réglage...
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