Soutenance mémoire
Mode d’élaboration des cylindres
La fabrication des cylindres nécessite la combinaison de nombreuses méthodes et expériences hautement spécialisées. Il existe très peu d’éléments utilisés dans l’industrie et en construction mécanique nécessitant la concentration sur une même pièce de tant de valeurs et de perfection. Un gros cylindre pesant cinquante tonnes ou plus nécessitera environ huit à dix semaines de production effective impliquant l’emploi de machines et équipements lourds et coûteux. Un seul léger défaut comme par exemple une crique ou une porosité interne, d’où résultera son rebut , représente une très grosse perte pour le fondeur de cylindres ce qui explique les soins et les contrôles très spéciaux apportés à tous les stades de la fabrication. Les cylindres de laminage sont généralement obtenus par le procédé de fonderie :
fusion
Les matériaux utilisés comprennent la fonte brute, divers éléments d’alliages et des matériaux recyclés soigneusement triés. Les compositions des charges varient en fonction des qualités de cylindre et sont fondues selon les différents paramètres dans les fours à induction électriques. Les caractéristiques métallurgiques précises sont indiquées dans les fiches techniques .
moulage
Deux méthodes fondamentales sont utilisées : le moulage en coquille et le moulage au sable. Chacune de ces méthodes présente une certaine gamme d’applications.
traitement thermique
L’objectif recherché par ce traitement thermique est :
– Obtenir une microstructure et une dureté désirée avec une austénité résiduelle inférieur à 5% .
– Réduire les contraintes résiduelles à un niveau acceptable .
Rectification :
La finition des cylindres est effectuée sur des machines-outils à commande numérique. L’extrême précision de l’exécution garantit au client une qualité exceptionnelle. trois opérations entrant dans la rectification :
– Rectification rugueuse.
– Contrôle intermédiaire.
– Rectification finale.
Contrôle et inspection
On utilise à cet effet un contrôle aux ultrasons . L’objectif étant :
– L’évaluation de la liaison entre cœur et couche de travail.
– L’évaluation des microfissures dans la couche de travail.
– La détection des porosités et inclusions dans la couche de travail.
– La mesure de la profondeur de la couche de travail.
types des cylindres et facteurs dictant le choix des cylindres
types de cylindres
Définition
Les cylindres de laminage sont les outils essentiels de ce procédé de mise en forme.ls sont soumis à de fortes sollicitations cycliques tant mécaniques que thermiques. L’optimisation de leur durée de vie est donc particulièrement cruciale car leur détérioration influe de manière pénalisante sur la qualité de surface des produits ainsi que sur les arrêts des installations industrielles. Dans un souci multiple d’augmenter la durabilité des outils, la qualité des produits et de réduire les coûts, il est nécessaire de contribuer à la maîtrise de ces dégradations et en particulier à celle de l’usure. Dans ce chapitre, nous présenterons les différentes qualités des cylindres de travail. Ils sont différents par leurs compositions chimiques, par leur procédé de fabrication et le type de laminage où ils sont utilisés.
Les cylindres de travail sont généralement obtenus à partir d’un procédé de moulage:
> Un moulage statique, dans le cas d’un seul matériau (une seule coulée).
> Moulage par centrifugation, avec deux coulées.
Du dégrossisseur au train finisseur et selon le mode d’utilisation nous pouvons trouver les qualités suivantes :
– Les cylindres en acier haut chrome
– Les cylindres en acier semi rapides
– Les cylindres en fonte à trempe indéfinie (ICDP)
– Les cylindres en fonte haut chrome (13 % Cr)
– Les cylindres en fonte haut chrome (18 % Cr) .
cylindres moulés
Les cylindres moulés peuvent se diviser en deux groupes principaux : les cylindres en fonte et les cylindres en acier . La différence entre ces deux groupes réside essentiellement dans la teneur en carbone, mais les définitions varient d’un pays à l’autre. Pour des raisons pratiques, le constructeur Bofors-Akers applique la règle suivante :
– Fonte : contenant plus de 2.5 % C.
– Acier : contenant moins de 2.5 % C.
La grande majorité des cylindres moulés Bofors-Akers sont réalisés en fonte. Ce groupe peut être divisé à son tour en sous groupes de différentes manières. Les fontes conventionnelles, que l’on emploie pour d’autres usages que pour la fabrication des cylindres, peuvent se diviser comme suit :
– Fonte grise : le carbone se présente sous forme de graphite .
– Fonte blanche : le carbone se présente sous forme de carbures (cémentite) .
Ces deux types de fonte possèdent des propriétés physiques et mécaniques très différentes l’une de l’autre et ces propriétés sont d’une grande importance : la fonte grise est plus douce et plus ductile, tandis que la fonte blanche est plus dure et plus fragile.
Dans le cas des fontes employées pour la fabrication de cylindres, ce sont la composition du métal et la vitesse de refroidissement qui déterminent le type de microstructure obtenu.
Cylindres en fonte à trempe nette
Les cylindres en fonte à trempe nette ont une couche superficielle exempte en graphite. On les emploie essentiellement pour le laminage à chaud des barres, des petits profilés et des tubes. Le nom de ce type de cylindre est basé sur le fait que les cylindres ne contiennent pas de graphite dans la couche superficielle. Les propriétés de la couche superficielle (que l’on appelle « trempe ») sont influencées dans une large mesure par la teneur élevée en carbures (environ 50%). Les cylindres de ce type peuvent être coulés statiquement composites ou par centrifugation (pour les cylindres de calandre, on utilise une nuance monobloc CC-Ni. Celleci est décrite de manière plus approfondie dans le catalogue Bofors-Akers « Cylindres pour l’industrie du papier ». Le cœur est constitué de fonte grise avec graphite lamellaire dans une matrice perlitique.
❖ Les nuances CC-C : sont des variétés faiblement alliées de la fonte à cylindres employée depuis le 18e siècle et elles ont une structure constituée de carbures dans une matrice perlitique.
❖ Les nuances CC-Ni-C, CC-Ni-R et CC-Mo-C (figures 4.3.2 et 4.3.4 de la planche 3) : contiennent une forte proportion d’éléments formateurs de carbures (C, Cr, Mo). La structure contient un peu plus de carbures et la matrice est plus fine du fait des teneurs supérieures en nickel et en molybdène. Les cylindres de ce type sont coulés statiquement composites ou réalisés par centrifugation.
❖ Les nuances H-CC-Ni- C et H-CC-Ni-R (figure 4.3.3 et 4.3.5 de la planche 3) : possèdent une tenure encore plus élevée en chrome et nickel favorisant la formation d’une matrice bainitique-martensitique (dans les nuances les plus douces) ou d’une matrice totalement martensitique (dans les nuances les plus dures). Les cylindres de ce type sont coulés statiquement composites ou réalisés par centrifugation.
Les cylindres en fonte trempée à trempe nette présentent une meilleure résistance à l’usure qui augmente avec la dureté. Cependant l’augmentation de la dureté accroit également les risques de fissurations thermiques. Les nuances les plus dures sont plus onéreuses du fait qu’elles contiennent davantage d’alliages et impliquent des frais d’usinage plus élevés. Certaines limitations affectent les profondeurs de trempe maximales qu’il est possible d’obtenir dans le cylindres composites, notamment dans le cas des nuances les plus dures.
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Table des matières
– Introduction
– Partie bibliographique
– Chapitre I: Description du laminoir à chaud Arcelor mittal Algérie
I .1 – Complexe sidérurgique d’Arcelor mittal Algérie
I .2 – Introduction
I .3 – Parc à brames
I .4 – Atelier de rectification des cylindres
I .5 – Fluides
I .6 – Train à chaud
I .6 .1 – Zone fours
I .6 .2 – Zone quarto réversible
Laveuse à brames
Brise oxyde
Dégrossisseur
I .6 .3 – Zone finisseuses
Cisaille volante
Décalamineuse secondaire
Train finisseuse
Douche de refroidissement
I .6 .4 – Zone bobineuse
– Chapitre II : Mode d’élaboration des cylindres
II .1 – Fusion
II .2 – Moulage
II .3 – Traitement thermique
II .4 – Rectification
II .5 – Contrôle et inspection
– Chapitre III : Type de cylindres et facteurs dictant le choix des cylindres
III .1 – Type de cylindre
III .1 .1 – Définition
III .1 .2 – Cylindres moulés
Nuances de cylindres moulés
III .1 .3 – Cylindres en fonte
III .1 .4 – Cylindres en fonte à trempe nette
Les nuances cc-c
Les nuances cc-Ni-NiR
Les nuances tt-cc-Ni
III .1 .5 – Cylindre en fonte à haute teneur en chrome
III .1 .6 – Cylindre en fonte à haute teneur en chrome et Nickel
III .1 .7 – Cylindre en fonte à trempe indéfinie monoblocs
III .1 .8 – Cylindre en fonte à trempe indéfinie coulés statiquement composites
III .1 .9 – Cylindre en fonte à trempe indéfinie nodulaire
III .1 .10 – Quelques types de cylindres MKB
III .2 – Facteurs dictant le choix du cylindre
III .2 .1 – Laminoir
III .2 .2 – Procédé de laminage
III .2 .3 – Cylindres
III .2 .4 – Cylindres employées précédemment
– Chapitre IV: Défauts d’écaillage sur cylindre, définition et origines
IV .1 – Ecaillage en éclat
IV .2 – Eclat de longue de chat
IV .3 – Interface couche externe / cœur (lien relatif aux éclats)
IV .4 – Interface couche externe / cœur (insuffisance de la profondeur de la couche externe)
IV .5 – Ecaillage des extrémités du cylindre
IV .6 – Bandes de crique à feu
IV .7 – Lignes de crique à feu
IV .8 – Faïençage de crique à feu
IV .9 – Le défaut standard de surcharge de choc
IV .10 – Le défaut standard de fracture de flexion
IV .11 – Le défaut standard de couple de laminage
– Chapitre V : Introduction à la mécanique de la rupture
V .1 – Mécanique linéaire de la rupture
V .2 – Différents modes de la rupture
V .2.1 – Rupture fragile
Rupture transgranulaire
Rupture intergranulaire
V .2.2 –Rupture ductile
V .2.3 –Rupture par fissuration progréssive
– Conclusion
