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En anglais
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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Lire l’articleABSTRACT
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. ;
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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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Aspects historiques
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4. Aspects théoriques et pratiques du laminage
Les principes généraux et la théorie du laminage sont présentés dans d’autres documents des Techniques de l’Ingénieur par Montmitonnet [32]. Chenot a présenté par ailleurs la théorie de la plasticité dans les opérations de mise en forme [33], ainsi que les méthodes de calcul adaptées [34].
4.1 Diagramme de Sims
-
L’épaisseur de sortie du matériau laminé résulte d’un équilibre entre la force de déformation de la cage et celle du matériau laminé. Cet équilibre est représenté par le diagramme de Sims de la figure 10.
L’épaisseur de sortie est donc parfaitement déterminée, si on connaît la « courbe de cédage » de la cage et la courbe de plasticité du matériau laminé. Pour expliquer simplement, la première courbe indique quelle force est nécessaire pour augmenter l’écartement des cylindres. À l’inverse, la courbe de plasticité du matériau est l’augmentation de la force nécessaire pour réduire son épaisseur.
C’est sur ce principe que fonctionnent tous les calculateurs : soit pour calculer le réglage a priori, soit pour fonctionner en régulation d’épaisseur (AGC Automatic Gage Control).
-
Les ingénieurs et les automaticiens ont rivalisé d’ingéniosité pour mettre au point des modèles de force et de plasticité en tenant compte du maximum de paramètres influant sur le cédage ou la plasticité, du temps de réaction nécessaire pour le processus et les temps de calcul de l’ordinateur.
Pendant longtemps, deux écoles s’opposaient pour l’établissement des modèles de laminage. L’une était basée sur des modèles statistiques simples, pour lesquels les paramètres étaient adaptés à chaque bobine par une acquisition de données (le learning). L’autre utilisait des modèles de physique très complets, en recherchant une moindre adaptation des paramètres. Cette deuxième méthode s’est heurtée pendant longtemps au manque de puissance des ordinateurs (mémoires et temps de calcul). Aujourd’hui, la puissance des systèmes de calcul permet d’utiliser ces modèles complets en temps réel, mais le principe de l’adaptation a tout de même été...
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