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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Laminoir. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Un laminoir est une machine permettant de former des métaux entre des cylindres en rotation. Une fois que les métallos ont coulé le lingot, cette énorme barre d'acier doit être transformée en produits - en carrosserie de voiture, en rail de chemin de fer ou en poutre de construction. Mais pour cela, il est nécessaire que le lingot prenne une forme pratique pour la fabrication de pièces - soit une poutre longue avec une section transversale en forme de carré, de cercle, de poutre, soit une tôle ou un fil d'acier, etc. Le lingot prend ces diverses formes dans les laminoirs.
Le laminage à chaud n'a commencé à être utilisé qu'au début du XVIIIe siècle et, au début, des tôles de fer plus ou moins minces ont été préparées de cette manière, mais déjà à partir de 1769, ils ont commencé à laminer le fil de cette manière. Le premier laminoir pour lingots de fer a été proposé par l'inventeur anglais Kort lorsqu'il développait la méthode de puddlage. Kort a été le premier à deviner que dans la fabrication de certains produits, il est plus rationnel de charger le marteau uniquement avec l'extraction des scories et de donner la forme finale par laminage.
En 1783, Kort a reçu un brevet pour une méthode qu'il a inventée pour laminer le fer façonné à l'aide de rouleaux spéciaux. Du four à flaques, le craqueur est passé sous le marteau, ici il a été forgé et a reçu sa forme d'origine, puis est passé à travers les rouleaux. Cette méthode est alors devenue très courante. Cependant, ce n'est qu'au XIXe siècle que la technologie du laminage a atteint son apogée, ce qui était en grande partie dû à la construction intensive de voies ferrées. Puis les laminoirs ont été inventés pour la production de rails et de roues de wagons, puis pour de nombreuses autres opérations. La construction d'un laminoir au XIXe siècle était simple. Des rouleaux tournant dans des directions opposées capturaient une bande de métal chauffé à blanc et, se comprimant avec plus ou moins de force, la transportaient entre leurs surfaces. Ainsi, le métal du produit a été soumis à une forte compression à haute température et la pièce a acquis la forme requise. Dans ce cas, par exemple, le fer a reçu des propriétés qu'il n'avait pas par nature. Des grains de métal séparés, qui avant de rouler étaient situés dans sa masse en désordre, étaient étirés lors d'une forte compression et formaient de longues fibres. Le fer doux et cassant est devenu élastique et durable par la suite.
À la fin du siècle, la technique de laminage s'était tellement améliorée que non seulement des produits solides, mais aussi des produits creux étaient obtenus par cette méthode. En 1885, les frères Mennesmann inventent un procédé de laminage de tubes en fer sans soudure. Avant cela, les tuyaux devaient être fabriqués à partir de tôle de fer - ils étaient pliés et soudés. C'était à la fois long et cher. A l'usine Mennesmann, une ébauche ronde était passée entre deux cylindres disposés obliquement l'un par rapport à l'autre, qui agissaient sur elle de deux manières. Premièrement, en raison des forces de frottement entre les rouleaux et la billette, cette dernière a commencé à tourner. Deuxièmement, en raison de la forme des rouleaux, les points de leur surface médiane tournaient plus vite que les points extérieurs. Par conséquent, en raison de la disposition oblique des rouleaux, la pièce semblait être vissée dans l'espace entre eux. Si le blanc était solide, il ne pourrait pas passer. Mais comme il a été préalablement fortement chauffé à blanc, le métal de la pièce a commencé à se tordre et à s'étirer, et un desserrage s'est produit dans la zone axiale - une cavité est apparue, qui s'est progressivement étendue sur toute la longueur de la pièce. Après avoir traversé les rouleaux, la billette a été montée sur une tige spéciale (mandrin), grâce à laquelle la section circulaire correcte a été donnée à la cavité interne. Le résultat était un tuyau à paroi épaisse.
Pour réduire l'épaisseur de la paroi, le tuyau a été passé dans un deuxième laminoir dit pèlerin. Il avait deux rouleaux de profil variable. Lors du laminage du tuyau, la distance entre les rouleaux a d'abord diminué progressivement, puis est devenue plus grande que le diamètre du tuyau. Quelle est la structure des laminoirs modernes ? Le lingot passe généralement par plusieurs laminoirs. Le premier d'entre eux est la floraison ou le slabing. Ce sont les laminoirs les plus puissants. On les appelle sertissage car leur but est de comprimer le lingot, de le transformer en une longue poutre (bloom) ou une plaque (slab), à partir de laquelle certains produits seront ensuite fabriqués sur d'autres laminoirs. Bloomings et dalles sont des machines gigantesques. La productivité des bloomings et des brames modernes est d'environ 6 millions de tonnes de lingots par an, et la masse des lingots est de 1 à 18 tonnes. Avant le sertissage, les lingots doivent être bien chauffés. Ils sont conservés de quatre à six heures dans des puits chauffants à 1100-1300 degrés Celsius. Ensuite, les lingots sont sortis avec une grue et placés sur un chariot électrique - une voiture électrique, qui les livre au fleurage ou au dallage. La floraison a deux énormes andains. Le rouleau supérieur peut monter et descendre, réduisant ou augmentant le jeu entre lui-même et le rouleau inférieur. Le lingot chauffé au rouge, après avoir traversé les rouleaux, tombe sur une table à rouleaux - un convoyeur de rouleaux rotatifs. L'opérateur change en permanence le sens de rotation des rouleaux de fleurage et des rouleaux de la table à rouleaux. Par conséquent, le lingot se déplace à travers les rouleaux soit vers l'avant soit vers l'arrière, et à chaque fois l'opérateur réduit de plus en plus l'espace entre les rouleaux, comprimant de plus en plus le lingot. Tous les 5-6 passages, un mécanisme spécial - le basculeur tourne le lingot à 90 degrés pour le traiter de tous les côtés. Au final, une longue poutre est obtenue, qui est dirigée vers les cisailles le long de la table à rouleaux. Ici, le bois est divisé en morceaux - des fleurs.
Le laminage a également lieu sur une dalle, à la seule différence que la dalle comporte 4 rouleaux - 2 horizontaux et 2 verticaux, qui traitent le lingot de tous les côtés à la fois. Ensuite, la longue plaque résultante est découpée en billettes plates - dalles. Les bloomings et les dalles ne sont utilisés que dans les usines où l'acier est coulé à l'ancienne - dans des moules. Lorsque des installations de coulée continue (CUR) fonctionnent, des blooms ou des brames prêts à l'emploi sont obtenus. Les fleurs et les dalles finies sont acheminées vers d'autres ateliers de laminage, où des laminoirs spéciaux les fabriquent, comme le disent les métallurgistes, des profilés ou du métal profilé, c'est-à-dire des ébauches d'une certaine épaisseur, forme, profil. Les laminoirs qui roulent les brames en feuilles ont des rouleaux lisses. Sur de tels rouleaux, il est impossible de rouler un rail ou un autre produit d'un profil complexe. Dans les rouleaux, par exemple, les laminoirs à rails et à poutres, des coupes sont faites de la forme nécessaire pour obtenir le produit. Dans chaque rouleau, comme si la moitié du profil du futur produit était découpée. Lorsque les rouleaux se rapprochent, il s'avère, comme disent les métallurgistes, un flux ou un calibre. Il existe plusieurs calibres de ce type sur chaque paire de rouleaux. Le premier a une forme qui ne ressemble que de loin à la forme du produit, les suivants s'en rapprochent de plus en plus, et enfin, le dernier calibre correspond exactement aux dimensions et à la forme du produit que vous devez vous procurer. L'acier est inflexible, et il faut le déformer progressivement en passant successivement par tous les calibres. C'est pourquoi la plupart des moulins n'ont pas une paire de rouleaux, mais plusieurs. Les lits à rouleaux (appelés supports) sont installés en parallèle, soit en rangée, soit en damier. La pièce chaude se précipite le long des tables à rouleaux de support en support, et même dans chaque support, elle avance et recule, passant par tous les calibres.
Aujourd'hui, les laminoirs continus performants sont de plus en plus répandus. Ici les stands sont en série les uns après les autres. Après avoir passé un support, la pièce entre dans le deuxième, le troisième, le quatrième, etc. Après chaque compression, la pièce est étirée et chaque support suivant doit faire passer une pièce de longueur croissante à travers elle-même dans le même laps de temps. Certaines laminoirs en continu laminent le métal à une vitesse de 80 mètres par seconde (290 kilomètres par heure) et traitent plusieurs millions de tonnes par an. Par exemple, la productivité du laminoir continu à bandes larges de 2000 6 feuilles fonctionnant à l'usine métallurgique de Novolipetsk atteint XNUMX millions de tonnes. En URSS, des coulées et des laminoirs fondamentalement nouveaux ont été créés à l'Institut de recherche de toute l'Union sur le génie métallurgique. Leurs procédés de coulée continue sont combinés en un seul flux avec laminage continu. Aujourd'hui, des dizaines d'usines de ce type fonctionnent dans notre pays pour le laminage de fils d'acier, d'aluminium et de cuivre. Le besoin de conduites pour transporter le pétrole et le gaz naturel sur de longues distances a nécessité la création de tuberies. Le diamètre des conduites de pétrole et de gaz a augmenté. Les premiers pipelines avaient un diamètre de 0,2 mètre, puis ils ont commencé à produire des tuyaux de gros diamètres - jusqu'à 1,4 mètre. Deux technologies de production de tubes fondamentalement différentes sont utilisées. La première façon: la pièce est chauffée à 1200-1300 degrés Celsius, puis un trou y est percé sur un moulin spécial (il est cousu) - un tuyau court (manchon) à parois épaisses est obtenu. Ensuite, le manchon est enroulé dans un long tube. C'est ainsi que des tuyaux sans soudure sont obtenus. La deuxième manière: la tôle ou la bande d'acier est enroulée dans un tube et soudée en ligne droite ou en spirale. Les unités continues pour le soudage bout à bout des tuyaux ont une productivité élevée. Il s'agit d'un complexe de dizaines de machines et de mécanismes fonctionnant sur une seule ligne de production. Ici, tout est automatisé : l'opérateur qui gère le complexe n'a qu'à appuyer sur les boutons du panneau de commande. Le processus commence par le chauffage d'une bande d'acier continue. Ensuite, les machines le roulent dans un tuyau, le soudent au niveau de la couture, l'étirent en longueur, le réduisent en diamètre, le calibrent, le coupent en morceaux, coupent le fil. 500 mètres de tuyaux par minute - c'est la productivité du complexe. Ces dernières années, une nouvelle direction est apparue : les laminoirs ne produisent pas des ébauches, mais des pièces de machines immédiatement finies. Sur ces usines, des arbres d'essieux d'automobiles et de tracteurs, des broches textiles, des pièces de tracteurs, des moteurs électriques et des perceuses sont roulés. Ici, le laminage a remplacé les opérations à forte intensité de main-d'œuvre : forgeage, emboutissage, emboutissage et usinage sur diverses machines de découpe des métaux - tournage, fraisage, rabotage, perçage, etc.
Cette direction comprend également des laminoirs qui se sont généralisés, produisant des profils cintrés, et des laminoirs qui laminent des profils de forme de haute précision. Les premiers laminoirs plient des produits de forme complexe à partir d'une tôle d'acier, les seconds laminoirs laminent des produits complexes aux dimensions très précises. Dans les deux cas, les produits n'ont pas besoin de traitement ultérieur sur des machines. Ils sont coupés en morceaux de la longueur souhaitée et utilisés dans les machines, les mécanismes et les structures de construction. Auteur : Musskiy S.A.
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