Dans le fonctionnement d'un rouleau, la stabilité du rouleau supérieur est un facteur critique qui affecte directement la qualité du produit et la durée de vie de l'équipement. Lorsque le rouleau supérieur est ajusté, ou pendant la pause entre les passes, la gravité tire l'ensemble de rouleau supérieur (y compris le rouleau, cales, et roulements) vers le bas. Cela crée un espace entre la vis de réglage et l'écrou, ainsi qu'entre le boîtier de roulement et l'extrémité de la vis.
Sans un système d'équilibrage approprié, quand le métal entre dans la morsure, le rouleau supérieur est soudainement poussé vers le haut pour combler cet espace. Cela entraîne une charge d'impact importante, souvent appelée « saut en rouleau », qui peut endommager les filetages du mécanisme de vissage., user les roulements prématurément, et provoquer des variations de calibre dans l'acier laminé.
Pour éviter cela, des dispositifs d'équilibrage sont installés. Leur fonction principale est d'exercer une force ascendante continue qui dépasse le poids de l'ensemble de rouleaux supérieur., garder les pièces en contact étroit même lorsqu'il n'y a pas d'acier dans l'usine. Ci-dessous, nous détaillons les quatre principaux types de dispositifs d'équilibrage que l'on retrouve dans les laminoirs modernes et traditionnels, ainsi que leurs paramètres opérationnels et considérations de maintenance.
Calculs: Quelle force est nécessaire?
Avant de regarder les types, il est important que les ingénieurs de maintenance comprennent la physique. La force d’équilibrage n’est pas seulement égale au poids des pièces; il doit être légèrement plus haut pour assurer la stabilité.
Formule standard pour équilibrer la force (Q)
Q = (1.2 à 1.4) ×G
Où G est le poids total du rouleau supérieur, cales de rouleaux supérieures, et tous accessoires suspendus.
1. Équilibrage à ressort ordinaire
Il s’agit de la forme d’équilibrage la plus simple utilisée dans l’industrie. On le trouve généralement sur les laminoirs à profilés ou les laminoirs à profilés où la position du rouleau supérieur est relativement fixe ou bouge très peu..
Mécanisme
Les ressorts sont montés sur le dessus du boîtier du moulin (la tribune). Boulons de suspension longs (tiges de traction) passer à travers le boîtier et s'accrocher aux cales du rouleau supérieur. Lorsque le rouleau est abaissé, les ressorts se compriment, stocker de l'énergie. Quand le rouleau doit monter, les ressorts libèrent cette énergie pour soulever l'ensemble.
Paramètres opérationnels
- • Limite de mouvement: Idéal pour les usines où la levée des rouleaux est petite, typiquement ne dépassant pas 50-100 mm.
- • Fiabilité: Très élevé, car il y a peu de pièces mobiles.
- • Inconvénient: La force d'équilibrage fluctue. Alors que les ressorts se compriment, la force augmente; à mesure qu'ils s'étendent, la force diminue. Des ressorts plus longs sont préférés pour maintenir cette force relativement constante.
2. Equilibrage à ressort sur contre-écrou
Ce système est largement obsolète mais peut encore être rencontré dans les anciennes usines de tôles.. Il s'agissait d'une tentative d'ingénierie pour résoudre le problème de la « force variable » des ressorts ordinaires..
Dans cette conception, les ressorts reposent sur un écrou spécial qui monte et descend à la même vitesse que le rouleau supérieur. Bien que théoriquement valable, la complexité mécanique rendait difficile la maintenance. La hauteur totale du support du moulin a dû être considérablement augmentée, exigeant des bâtiments d'usine plus hauts. La plupart des broyeurs de ce type ont été équipés de systèmes hydrauliques..
3. Contrepoids (Marteau lourd) Équilibrage
Pour les laminoirs à usage intensif où le rouleau supérieur doit se déplacer fréquemment et sur de grandes distances, comme les laminoirs à blooms ou les laminoirs à brames, les ressorts sont insuffisants.. C'est là que le système de contrepoids brille.
Comment ça marche
Ce système utilise une physique simple: leviers et poids. Un lourd « marteau » ou bloc de poids est situé dans la fondation sous le support du broyeur.. Il est relié via un système de leviers et de tiges de poussée verticales qui agissent directement sur la face inférieure des cales supérieures des rouleaux..
Avantages et inconvénients
- + Force constante: Contrairement aux ressorts, la gravité est constante. La force d’équilibrage reste exactement la même quelle que soit la position du rouleau.
- + Gamme: Excellent pour les grands mouvements verticaux.
- – Infrastructure: Il nécessite une fondation profonde et complexe pour abriter les poids lourds et les bras de levier., augmentation des coûts initiaux de génie civil.
4. Équilibrage hydraulique
C'est la norme pour les laminoirs à bandes modernes, 4-broyeurs à plaques hautes, et la plupart des installations de roulage de haute précision. Il offre le meilleur équilibre entre performances et efficacité de l'espace.
La solution moderne
Les vérins hydrauliques sont intégrés directement dans les fenêtres du broyeur ou dans les cales. Un fluide sous pression maintient l'ensemble de rouleau supérieur contre les vis. Lorsque les vis se rétractent, la pression hydraulique pousse le rouleau instantanément.
Principales fonctionnalités
Ne nécessite pas de hauts plafonds (comme Type 2) ou fondations profondes (comme Type 3).
Changement de rouleaux facile car les cylindres peuvent être rétractés rapidement. Cependant, cela nécessite une station hydraulique dédiée.
Dans des environnements glacials, les liquides standards à base d'eau peuvent geler. Des émulsions ou des huiles de broche spécialisées doivent être utilisées.
Comparaison des systèmes d'équilibrage
Pour les responsables de production et les ingénieurs, le choix ou l'identification du bon système dépend du type de broyeur. Voici une comparaison technique:
| Taper | Mouvement de rouleau | Complexité | Meilleure application |
|---|---|---|---|
| Printemps ordinaire | Petit (< 100mm) | Faible | Fraises à profils/sections |
| Ressort sur écrou | Moyen | Très élevé | Anciens moulins à plaques (Rare) |
| Contrepoids | Grand | Moyen (Base lourde) | Usines à floraison/dallage |
| Hydraulique | Variable | Haut (Nécessite une pompe) | Broyeurs modernes de bandes/plaques |
Résumé de sélection et de maintenance
Le choix du dispositif d’équilibrage est dicté par l’objectif de conception du laminoir. Alors que les systèmes à ressorts sont rentables pour les usines avec un réglage minimal des rouleaux, ils échouent dans des environnements de haute précision où l'écart doit être éliminé avec une force constante. L'industrie s'est largement orientée vers équilibrage hydraulique pour les nouvelles installations en raison de sa nature compacte et de sa facilité d'automatisation.
Pour les équipes de maintenance, une inspection régulière de ces appareils est cruciale. Pour les systèmes hydrauliques, l'intégrité du joint est primordiale pour éviter les chutes de pression qui pourraient entraîner un glissement du rouleau ou des dommages par impact. Pour systèmes à ressorts, il est nécessaire de vérifier la fatigue du métal et de s'assurer que les tiges de traction ne sont pas allongées pour maintenir le facteur de sécurité requis de 1,2 à 1,4 fois le poids de l'ensemble de rouleaux..
