Riz. 1. Pendant le cycle de laminage du système d'alimentation vertical des rouleaux, le bord d'attaque « se plie » devant les rouleaux de cintrage. Le bord de fuite fraîchement coupé est ensuite glissé sur le bord d'attaque, positionné et soudé pour former la coque roulée.
Quiconque travaille dans l'industrie de la transformation des métaux est susceptible de connaître les laminoirs, qu'il s'agisse de laminoirs à pré-pincement, de laminoirs à trois cylindres à double pincement, de laminoirs à translation géométrique à trois cylindres ou de laminoirs à quatre cylindres. Chacun d’eux a ses limites et ses avantages, mais ils ont un point commun : ils roulent des feuilles et des plaques en position horizontale.
Une méthode moins connue consiste à faire défiler dans le sens vertical. Comme les autres méthodes, le défilement vertical a ses limites et ses avantages. Ces atouts résolvent presque toujours au moins l’un des deux problèmes suivants. L’un d’eux est l’effet de la gravité sur la pièce pendant le processus de laminage, et l’autre est l’inefficacité du traitement des matériaux. Les améliorations peuvent à la fois améliorer le flux de travail et, à terme, accroître la compétitivité du fabricant.
La technologie du laminage vertical n’est pas nouvelle. Ses racines remontent à plusieurs systèmes personnalisés créés dans les années 1970. Dans les années 1990, certains constructeurs de machines proposaient des laminoirs verticaux comme gamme de produits standard. Cette technologie a été adoptée par diverses industries, notamment dans le domaine de la construction de réservoirs.
Les réservoirs et conteneurs courants qui sont souvent produits verticalement comprennent ceux utilisés dans les industries alimentaire, laitière, vinicole, brassicole et pharmaceutique ; Réservoirs de stockage de pétrole API ; réservoirs d'eau soudés pour l'agriculture ou le stockage de l'eau. Les rouleaux verticaux réduisent considérablement la manipulation des matériaux, offrent souvent une meilleure qualité de pliage et gèrent plus efficacement l'étape suivante d'assemblage, d'alignement et de soudage.
Un autre avantage apparaît lorsque la capacité de stockage du matériau est limitée. Le stockage vertical de dalles ou de dalles nécessite moins d'espace que le stockage de dalles ou de dalles sur une surface plane.
Prenons l'exemple d'un atelier dans lequel des corps de réservoirs de grand diamètre (ou « couches ») sont roulés sur des rouleaux horizontaux. Après le laminage, les opérateurs effectuent des soudages par points, abaissent les cadres latéraux et étendent la coque laminée. Étant donné que la coque mince s'affaisse sous son propre poids, elle doit être renforcée avec des raidisseurs ou des stabilisateurs ou tournée vers une position verticale.
Un volume d'opérations aussi élevé – faire passer les planches des rouleaux horizontaux aux rouleaux horizontaux uniquement pour les retirer après le roulage et les incliner pour les empiler – peut créer toutes sortes de problèmes de production. Grâce au défilement vertical, le magasin élimine tout traitement intermédiaire. Les feuilles ou les panneaux sont alimentés verticalement et roulés, sécurisés, puis soulevés verticalement pour l'opération suivante. Lors du soulèvement, la coque du char ne résiste pas à la gravité et ne se plie donc pas sous son propre poids.
Un certain laminage vertical se produit sur les machines à quatre rouleaux, en particulier pour les réservoirs plus petits (généralement moins de 8 pieds de diamètre) qui seront expédiés en aval et traités verticalement. Le système à 4 rouleaux permet le ré-enroulement pour éliminer les méplats non pliés (là où les rouleaux agrippent la feuille), ce qui est plus visible sur les mandrins de petit diamètre.
Dans la plupart des cas, le laminage vertical des cuves est réalisé sur des machines à trois rouleaux à double géométrie de serrage, alimentées à partir de plaques métalliques ou directement à partir de bobines (cette méthode est de plus en plus courante). Dans ces configurations, l'opérateur utilise une jauge de rayon ou un gabarit pour mesurer le rayon de la clôture. Ils ajustent les rouleaux de pliage lorsqu'ils touchent le bord d'attaque de la bande, puis à nouveau lorsque la bande continue d'avancer. Au fur et à mesure que la canette continue de pénétrer dans son intérieur étroitement enroulé, le retour élastique du matériau augmente et l'opérateur déplace la canette pour provoquer davantage de flexion pour compenser.
L'élasticité dépend des propriétés du matériau et du type de bobine. Le diamètre intérieur (ID) de la bobine est important. Toutes choses égales par ailleurs, la bobine mesure 20 pouces. L'ID est enroulé plus serré et a plus de rebond que la même bobine enroulée jusqu'à 26 pouces. IDENTIFIANT.
Figure 2. Le défilement vertical est devenu une partie intégrante de nombreuses installations de champs de chars. Lorsque vous utilisez une grue, le processus commence généralement au dernier étage et se poursuit vers le bas. Notez la seule couture verticale sur la couche supérieure.
Notez cependant que le laminage dans des auges verticales est très différent du laminage de tôles épaisses sur des rouleaux horizontaux. Dans ce dernier cas, les opérateurs travaillent avec diligence pour garantir que les bords de la tôle correspondent exactement à la fin du cycle de laminage. Les feuilles épaisses laminées à des diamètres étroits sont moins retravaillables.
Lors du formage des coques de boîtes avec des rouleaux verticaux alimentés en rouleaux, l'opérateur ne peut pas rapprocher les bords à la fin du cycle de laminage car, bien entendu, la feuille provient directement du rouleau. Pendant le processus de laminage, la feuille a un bord d'attaque, mais n'aura pas de bord de fuite jusqu'à ce qu'elle soit découpée du rouleau. Dans le cas de ces systèmes, le rouleau est enroulé en un cercle complet avant d'être réellement plié, puis coupé une fois terminé (voir Figure 1). Le bord de fuite fraîchement coupé est ensuite glissé sur le bord d'attaque, positionné, puis soudé pour former une coque roulée.
Le pré-cintrage et le relaminage dans la plupart des machines à rouleaux sont inefficaces, ce qui signifie qu'elles présentent souvent des cassures au niveau des bords d'attaque et de fuite (similaires aux plats non pliés dans le laminage sans rouleaux). Ces pièces sont généralement recyclées. Cependant, de nombreuses entreprises considèrent la ferraille comme un petit prix à payer pour toute l’efficacité de manutention que leur offrent les rouleaux verticaux.
Cependant, certaines entreprises souhaitent tirer le meilleur parti du matériel dont elles disposent et optent donc pour des systèmes de niveleurs à rouleaux intégrés. Ils sont similaires aux redresseurs à quatre rouleaux sur les lignes de manutention de rouleaux, mais retournés. Les configurations courantes incluent des redresseurs à 7 et 12 rouleaux qui utilisent une combinaison de rouleaux de réception, de redressage et de pliage. La machine à redresser non seulement minimise la chute de chaque manchon défectueux, mais augmente également la flexibilité du système, c'est-à-dire que le système peut produire non seulement des pièces laminées, mais également des dalles.
La technique de nivellement ne peut pas reproduire les résultats des systèmes de nivellement couramment utilisés dans les centres de service, mais elle peut produire un matériau suffisamment plat pour être découpé au laser ou au plasma. Cela signifie que les fabricants peuvent utiliser des bobines à la fois pour le laminage vertical et le refendage.
Imaginez qu'un opérateur qui roule le boîtier d'une section de boîte de conserve reçoive l'ordre d'envoyer du métal brut vers une table de découpe plasma. Après avoir enroulé les caisses et les avoir envoyées en aval, il a configuré le système de manière à ce que les redresseuses ne soient pas introduites directement dans les andains verticaux. Au lieu de cela, le niveleur alimente un matériau plat qui peut être coupé à longueur, créant ainsi une dalle de découpe plasma.
Après découpe d'un lot de flans, l'opérateur reconfigure le système pour reprendre l'enroulement des manchons. Et comme il roule du matériau horizontalement, la variabilité du matériau (y compris les différents niveaux d'élasticité) ne pose pas de problème.
Dans la plupart des domaines de la fabrication industrielle et structurelle, les fabricants cherchent à augmenter le nombre d’usines pour simplifier la fabrication et l’assemblage sur site. Toutefois, cette règle ne s’applique pas lorsqu’il s’agit de la fabrication de grands réservoirs de stockage et de grandes structures similaires, principalement parce que de tels travaux impliquent d’incroyables difficultés de manipulation des matériaux.
L'andain vertical alimenté par rouleaux utilisé sur site simplifie la manutention des matériaux et optimise l'ensemble du processus de fabrication du réservoir (voir fig. 2). Il est beaucoup plus facile de transporter des rouleaux de métal jusqu'au chantier que de laminer une série d'énormes profilés en atelier. De plus, le laminage sur site permet de produire même les réservoirs de plus grand diamètre avec une seule soudure verticale.
Avoir un égaliseur sur site offre plus de flexibilité pour les opérations sur site. Il s'agit d'un choix courant pour la fabrication de réservoirs sur site, où la fonctionnalité supplémentaire permet aux fabricants d'utiliser des bobines redressées pour fabriquer des ponts ou des fonds de réservoir sur site, éliminant ainsi le transport entre l'atelier et le chantier de construction.
Riz. 3. Quelques rouleaux verticaux intégrés au système de production de réservoirs sur site. Le cric soulève la couche préalablement enroulée sans utiliser de grue.
Certaines opérations sur site intègrent des andains verticaux dans un système plus vaste, comprenant des unités de coupe et de soudage combinées à des vérins uniques, éliminant ainsi le besoin de grues sur site (voir Figure 3).
L’ensemble du réservoir est construit de haut en bas, mais le processus part de zéro. Voici comment cela fonctionne : Le rouleau ou la feuille est alimenté à travers des rouleaux verticaux à quelques centimètres seulement de l'endroit où la paroi du réservoir devrait se trouver. La paroi est ensuite introduite dans des guides qui transportent la feuille lors de son passage sur toute la circonférence de la cuve. Le rouleau vertical est arrêté, les extrémités sont coupées, poignardées et une seule couture verticale est soudée. Ensuite, les éléments des nervures sont soudés à la coque. Ensuite, le cric soulève la coque enroulée. Répétez le processus pour le prochain gâteau ci-dessous.
Des soudures circonférentielles ont été réalisées entre les deux profilés laminés, puis le toit du réservoir a été fabriqué sur place. Même si la structure est restée proche du sol, seules les deux coques supérieures ont été fabriquées. Une fois le toit terminé, des vérins soulèvent toute la structure en vue de la prochaine coque, et le processus continue, le tout sans grue.
Lorsque l’opération atteint son niveau le plus bas, les dalles entrent en jeu. Certains fabricants de réservoirs de terrain utilisent des plaques de 3/8 à 1 pouce d'épaisseur, voire même plus lourdes dans certains cas. Bien entendu, les tôles ne sont pas fournies en rouleaux et sont limitées en longueur, ces tronçons inférieurs comporteront donc plusieurs soudures verticales reliant les tronçons de tôle laminée. Dans tous les cas, grâce à des machines verticales sur chantier, les dalles peuvent être déchargées en une seule fois et roulées sur chantier pour être utilisées directement dans la construction de réservoirs.
Ce système de construction de réservoirs est un exemple d’efficacité de manutention obtenue (au moins en partie) par roulement vertical. Bien entendu, comme toute autre méthode, le défilement vertical ne convient pas à toutes les applications. Son applicabilité dépend de l’efficacité du traitement qu’elle crée.
Supposons qu'un fabricant installe un andain vertical sans alimentation pour diverses applications, dont la plupart sont des boîtiers de petit diamètre qui nécessitent un pré-cintrage (courbure des bords d'attaque et de fuite de la pièce pour minimiser les surfaces planes non pliées). Ces travaux sont théoriquement possibles sur des rouleaux verticaux, mais le précintrage dans le sens vertical est beaucoup plus difficile. Dans la plupart des cas, le laminage vertical de grandes quantités, nécessitant un pré-cintrage, est inefficace.
En plus des problèmes de manutention, les fabricants ont intégré le défilement vertical pour éviter la gravité (encore une fois, pour éviter de fléchir de grosses coques non supportées). Cependant, si l'opération consiste uniquement à enrouler une tôle suffisamment résistante pour conserver sa forme pendant tout le processus de laminage, cela ne sert à rien d'enrouler cette tôle verticalement.
De plus, les travaux asymétriques (ovales et autres formes inhabituelles) sont généralement mieux formés sur des andains horizontaux, avec un support supérieur si vous le souhaitez. Dans ces cas, les supports empêchent non seulement l'affaissement dû à la gravité, mais ils guident la pièce pendant le cycle de laminage et aident à maintenir la forme asymétrique de la pièce. La complexité de la manipulation verticale d'un tel travail peut annuler tous les avantages du défilement vertical.
La même idée s’applique au roulement du cône. Les cônes rotatifs dépendent de la friction entre les rouleaux et de la différence de pression d'une extrémité à l'autre du rouleau. Faites rouler le cône verticalement et la gravité ajoutera de la complexité. Il peut y avoir des exceptions, mais à toutes fins utiles, un cône à défilement vertical n'est pas pratique.
L'utilisation d'une machine à trois rouleaux à géométrie translationnelle en position verticale est également généralement peu pratique. Dans ces machines, les deux rouleaux inférieurs se déplacent d'un côté à l'autre dans les deux sens, tandis que le rouleau supérieur est réglable de haut en bas. Ces ajustements permettent aux machines de plier des géométries complexes et de rouler des matériaux de différentes épaisseurs. Dans la plupart des cas, ces avantages ne sont pas augmentés par le défilement vertical.
Lors du choix des rouleaux de feuilles, il est important de mener une recherche minutieuse et approfondie et de prendre en compte l’utilisation prévue de la machine en production. Les andains verticaux ont une fonctionnalité plus limitée que les andains horizontaux traditionnels, mais offrent des avantages clés en matière d'application appropriée.
Les laminoirs à plaques verticales ont généralement des caractéristiques de conception, de performances et de conception plus fondamentales que les laminoirs à plaques horizontales. De plus, les rouleaux sont souvent trop grands pour l'application, éliminant ainsi le besoin d'inclure la couronne (et l'effet de barillet ou de sablier qui se produit dans la pièce lorsque la couronne n'est pas correctement ajustée pour le travail effectué). Lorsqu'ils sont utilisés conjointement avec des dérouleurs, ils forment un matériau mince pour des réservoirs d'atelier entiers, généralement jusqu'à 21'6″ de diamètre. La couche supérieure d'un réservoir installé sur site d'un diamètre beaucoup plus grand peut comporter une seule soudure verticale au lieu de trois plaques ou plus.
Encore une fois, le plus grand avantage du laminage vertical réside dans les situations où le réservoir ou la cuve doit être construit verticalement en raison de l'effet de la gravité sur des matériaux plus minces (jusqu'à 1/4″ ou 5/16″ par exemple). La production horizontale nécessitera l'utilisation d'anneaux de renfort ou d'anneaux de stabilisation pour fixer la forme ronde des pièces laminées.
Le véritable avantage des rouleaux verticaux réside dans l’efficacité de la manutention des matériaux. Moins vous devez manipuler le corps, moins il risque d'être endommagé et retravaillé. Pensez à la forte demande de réservoirs en acier inoxydable dans l’industrie pharmaceutique, qui est plus occupée que jamais. Une manipulation brutale peut entraîner des problèmes esthétiques ou, pire encore, des dommages à la couche de passivation et une contamination du produit. Les rouleaux verticaux fonctionnent en tandem avec les systèmes de découpe, de soudage et de finition pour réduire les risques de manipulation et de contamination. Lorsque cela se produit, les producteurs peuvent en bénéficier.
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Heure de publication : 07 mai 2023