Figure 1. Au cours d'un cycle de laminage dans un système vertical alimenté par bobine, le bord d'attaque « s'enroule » devant les rouleaux de cintrage. Le bord de fuite fraîchement coupé est ensuite poussé vers le bord d'attaque, cloué et soudé pour former la coque laminée .
Tout le monde dans le domaine de la fabrication de métaux connaît probablement les presses à rouler, qu'il s'agisse de la pince initiale, de la double pince à trois rouleaux, de la géométrie de translation à trois rouleaux ou de la variété à quatre rouleaux. Chacune a ses limites et ses avantages, mais elles aussi ont une caractéristique en commun : ils roulent les tôles et les tôles en position horizontale.
Une méthode moins familière consiste à faire défiler verticalement.Comme d'autres méthodes, le défilement vertical a ses propres limites et avantages.Ces avantages résolvent presque toujours au moins l'un des deux défis.L'un est l'influence de la gravité sur la pièce pendant le processus de laminage, et le l'autre est la faible efficacité de la manutention. L'amélioration des deux peut améliorer le flux de travail et, en fin de compte, accroître la compétitivité des fabricants.
La technologie de laminage vertical n'est pas nouvelle. Ses racines remontent à une poignée de systèmes personnalisés construits dans les années 1970. Dans les années 1990, certains constructeurs de machines proposaient des laminoirs verticaux comme gamme de produits standard. La technologie a été adoptée par diverses industries, en particulier dans le domaine de la production de réservoirs.
Les réservoirs et conteneurs courants qui sont généralement produits verticalement comprennent les réservoirs et conteneurs pour les industries alimentaires et des boissons, laitières, vinicoles, brassicoles et pharmaceutiques ;Réservoirs de stockage d'huile API ;et réservoirs soudés pour l'agriculture ou le stockage de l'eau. Le roulement vertical réduit considérablement la manutention des matériaux ;produit généralement des coudes de meilleure qualité ;et alimente plus efficacement les prochaines étapes de production de l'assemblage, de l'alignement et du soudage.
Un autre avantage entre en jeu lorsque la capacité de stockage des matériaux est limitée. Le stockage vertical des planches ou des feuilles nécessite beaucoup moins de pieds carrés que les planches ou les feuilles stockées sur une surface plane.
Prenons l'exemple d'un atelier qui roule les coques (ou "voies") de réservoirs de grand diamètre sur des rouleaux horizontaux.Après le laminage, l'opérateur soude par points, abaisse les cadres latéraux et fait glisser la coque laminée.Puisque la fine coque plie sous son propre poids , la coque doit soit être soutenue par des raidisseurs ou des stabilisateurs, soit être tournée en position verticale.
Une telle quantité de manipulations (alimentation de la feuille d'une position horizontale en rouleaux horizontaux, qui sont ensuite retirés et inclinés pour être empilés après le laminage) peut créer une variété de défis de production. Avec le défilement vertical, le magasin élimine tout traitement intermédiaire. Feuilles ou les feuilles sont alimentées et roulées verticalement, collées, puis soulevées verticalement jusqu'à l'opération suivante. Lors du roulement vertical, la coque du réservoir ne résiste pas à la gravité et ne s'affaisse donc pas sous son propre poids.
Certains laminages verticaux se produisent sur des machines à quatre rouleaux, en particulier pour les réservoirs de plus petit diamètre (généralement moins de 8 pieds de diamètre) qui seront envoyés en aval et travaillés dans la direction verticale. Le système à quatre rouleaux permet de re-laminer pour éliminer les plats non pliés ( où les rouleaux attrapent la plaque), ce qui est plus prononcé sur les coquilles de petit diamètre.
La plupart des boîtes sont laminées verticalement à l'aide de machines à géométrie à trois rouleaux et à deux pinces, en utilisant des flans de tôle ou en alimentant directement à partir de la bobine (une approche qui devient de plus en plus courante). Dans ces configurations, l'opérateur utilise une jauge de rayon ou un gabarit pour mesurer le rayon de l'enceinte. Ils ajustent les rouleaux de cintrage lorsque le bord d'attaque de la bobine est en contact, puis l'ajustent à nouveau pendant que la bobine continue de s'alimenter. Au fur et à mesure que la bobine continue d'être alimentée dans son intérieur étroitement enroulé, le retour élastique du matériau augmente, et l'opérateur déplace les rouleaux pour provoquer plus de flexion pour compenser.
Le retour élastique varie selon les propriétés du matériau et le type de bobine. Le diamètre intérieur (ID) de la bobine est important. Toutes choses étant égales par ailleurs, une bobine de 20 pouces. plus grand rebond.ID.
Figure 2. Le défilement vertical fait désormais partie intégrante de nombreuses installations de champ de réservoirs. À l'aide d'une grue, le processus commence généralement par la rangée supérieure et progresse vers la rangée inférieure. Notez la soudure verticale unique sur la rangée supérieure.
A noter cependant que le laminage vertical au pot est très différent du laminage de tôles épaisses sur laminage horizontal. les diamètres ne sont pas facilement retravaillés.
Lors de la formation de la coque du réservoir avec des rouleaux verticaux de bobine, l'opérateur ne peut pas laisser les bords se rejoindre à la fin du cycle de laminage car, bien sûr, la tôle provient directement de la bobine. Lors du laminage, la tôle a un bord d'attaque, mais pas un bord de fuite jusqu'à ce qu'il soit coupé de la bobine. Dans le cas de ces systèmes, la bobine est enroulée en un cercle complet avant de réellement plier les rouleaux, puis coupée après l'achèvement (voir Figure 1). Après cela, le bord de fuite nouvellement coupé est poussé vers le bord d'attaque, fixé, puis soudé pour former la coque roulée.
Le pré-cintrage et le relaminage dans la plupart des unités alimentées par bobine sont inefficaces, ce qui signifie que leurs bords d'attaque et de fuite ont des sections de chute qui sont souvent mises au rebut (similaire aux sections plates non pliées dans le laminage non alimenté par bobine). Cela dit, de nombreux opérateurs considèrent les rebuts comme un petit prix à payer pour toutes les efficacités de manutention que les rouleaux verticaux leur procurent.
Même ainsi, certains opérateurs veulent tirer le meilleur parti du matériau dont ils disposent, ils optent donc pour un système de nivellement de rouleaux intégré. Ceux-ci sont similaires aux redresseurs à quatre rouleaux sur une ligne de traitement de bobines, juste retournés. Les configurations courantes incluent sept et douze redresseurs de hauteur qui utilisent une combinaison de rouleaux de ralenti, de redressement et de cintrage. Le redresseur minimise non seulement la section de chute de ferraille par coque, mais augmente également la flexibilité du système ;c'est-à-dire que le système peut produire non seulement des pièces laminées, mais également des billettes plates et plates.
La technologie de nivellement ne peut pas reproduire les résultats des systèmes de nivellement étendus 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 pour les opérations de laminage vertical et de coupe à plat.
Imaginez qu'un opérateur roulant la virole d'une section de réservoir reçoive une commande pour un lot d'ébauches pour une table de découpe plasma. Après avoir roulé la virole et l'envoie en aval, il configure le système pour que la planeuse n'alimente pas directement la verticale rouleaux. Au lieu de cela, le niveleur alimente un matériau plat qui peut être coupé à la longueur souhaitée, créant une ébauche plate pour la découpe au plasma.
Après avoir coupé un lot d'ébauches, l'opérateur reconfigure le système pour reprendre le roulement des coques de réservoir. Et comme il roule un matériau plat, la variabilité du matériau (y compris divers degrés de retour élastique) n'est pas un problème.
Dans la plupart des domaines de la fabrication industrielle et structurelle, les fabricants visent à augmenter le volume de fabrication en atelier pour simplifier et simplifier la fabrication et l'installation sur le terrain. Cependant, pour la fabrication de grands réservoirs et de grandes structures similaires, cette règle ne s'applique pas, principalement en raison de la incroyables défis de manutention que de tels emplois présentent.
Fonctionnant sur le chantier, les rouleaux verticaux de bobines simplifient la manutention des matériaux et simplifient l'ensemble du processus de fabrication du réservoir (voir la figure 2). Il est beaucoup plus facile de transporter une bobine métallique sur un chantier que de déployer une série de sections énormes dans un atelier. De plus , le laminage sur site signifie que même les réservoirs de plus grand diamètre peuvent être fabriqués avec une seule soudure verticale.
Amener le niveleur sur le terrain permet une plus grande flexibilité dans les opérations sur le terrain. Il s'agit d'un choix courant pour la production de réservoirs sur site, où la fonctionnalité supplémentaire permet aux fabricants de construire des ponts ou des fonds de réservoirs sur site à partir d'une bobine redressée, éliminant ainsi le transport entre le magasin et chantier.
Figure 3. Certains rouleaux verticaux sont intégrés aux systèmes de production de réservoirs sur site. Le vérin soulève le parcours précédemment roulé vers le haut sans avoir besoin d'une grue.
Certaines opérations sur le terrain intègrent des rouleaux verticaux dans un système plus vaste, y compris des unités de découpe et de soudage utilisées avec des vérins de levage uniques, éliminant ainsi le besoin d'une grue sur site (voir Figure 3).
L'ensemble du réservoir est construit de haut en bas, mais le processus commence à partir du sol. Voici comment cela fonctionne : la bobine ou la feuille est passée à travers des rouleaux verticaux à quelques centimètres de l'endroit où se trouve la paroi du réservoir dans le champ. Le mur est ensuite alimenté. dans des guides qui transportent la tôle au fur et à mesure de son acheminement sur toute la circonférence de la cuve. Les rouleaux verticaux sont arrêtés, les extrémités sont coupées et les joints verticaux individuels sont positionnés et soudés. L'ensemble raidisseur est ensuite soudé à la coque.Suivant , le cric soulève la coque enroulée. Répétez le processus pour la prochaine coque ci-dessous.
Des soudures circonférentielles ont été réalisées entre les deux sections laminées, et les pièces du dessus du réservoir ont ensuite été assemblées en place - tandis que la structure est restée près du sol et que seules les deux coques supérieures ont été réalisées. Une fois le toit terminé, des vérins soulèvent toute la structure en préparation de la coque suivante, et le processus se poursuit – le tout sans avoir besoin d'une grue.
Lorsque l'opération atteint la ligne la plus basse, les plaques les plus épaisses entrent en jeu. Certains producteurs de réservoirs sur site utilisent des plaques de 3/8 à 1 pouce d'épaisseur, et dans certains cas encore plus lourdes. Bien sûr, les feuilles ne sont pas en forme de bobine et peuvent être seulement si long, de sorte que ces sections inférieures auront de multiples soudures verticales reliant les sections de tôles laminées. Dans tous les cas, avec des machines verticales sur site, les tôles peuvent être déchargées en une seule fois et enroulées sur site pour une utilisation directe dans la construction de réservoirs.
Ce système de construction de réservoirs incarne l'efficacité de la manutention des matériaux obtenue (au moins en partie) grâce au laminage vertical. Bien entendu, comme pour toute technologie, le défilement vertical n'est pas disponible pour toutes les applications. Son adéquation dépend de l'efficacité de traitement qu'il crée.
Considérez un fabricant qui installe un rouleau vertical non alimenté par bobine pour effectuer une variété de travaux, dont la plupart sont des coquilles de petit diamètre qui nécessitent un pré-pliage (pliage des bords d'attaque et de fuite de la pièce pour minimiser le plat non plié). Ces travaux sont théoriquement possibles sur des rouleaux verticaux, mais le pré-cintrage dans le sens vertical est beaucoup plus fastidieux. Dans la plupart des cas, le laminage vertical est inefficace pour un grand nombre de travaux nécessitant un pré-cintrage.
En plus des problèmes de manutention, les fabricants ont intégré des rouleaux verticaux pour éviter de lutter contre la gravité (encore une fois pour éviter le flambage de grandes enceintes non supportées). Cependant, si une opération consiste uniquement à rouler une planche suffisamment solide pour conserver sa forme tout au long du processus de laminage, alors rouler le tableau verticalement n'a pas beaucoup de sens.
De plus, les travaux asymétriques (ovales et autres formes inhabituelles) sont généralement mieux formés sur des rouleaux horizontaux, avec un support aérien si désiré. Dans ces cas, les supports font plus que simplement empêcher l'affaissement induit par la gravité ;ils guident le travail à travers les cycles de laminage et aident à maintenir la forme asymétrique de la pièce. Le défi d'effectuer un tel travail dans une orientation verticale peut annuler tout avantage du défilement vertical.
La même idée s'applique au roulement conique. Les cônes roulants reposent sur le frottement entre les rouleaux et la quantité variable de pression d'une extrémité des rouleaux à l'autre. En faisant défiler un cône verticalement, la gravité ajoute encore plus de complexité. Il peut y avoir des situations uniques, mais à toutes fins pratiques, faire rouler le cône verticalement n'est pas pratique.
L'utilisation verticale de machines à géométrie de translation à trois rouleaux n'est également généralement pas pratique. Dans ces machines, les deux rouleaux inférieurs se déplacent à gauche et à droite dans les deux sens;le rouleau supérieur peut être ajusté de haut en bas. Ces ajustements permettent à ces machines de plier des géométries complexes et de rouler des matériaux de différentes épaisseurs. Dans la plupart des cas, ces avantages ne sont pas améliorés par le défilement vertical.
Lors du choix d'une machine à rouler les plaques, il est important de rechercher et d'examiner soigneusement et minutieusement l'utilisation de production prévue de la machine. Les rouleaux verticaux ont des fonctionnalités plus limitées que les rouleaux horizontaux traditionnels, mais dans la bonne application, ils offrent des avantages clés.
Par rapport aux machines à cintrer les plaques horizontales, les machines à cintrer les plaques verticales ont généralement des caractéristiques de conception, de fonctionnement et de construction plus basiques. De plus, les rouleaux sont souvent surdimensionnés pour que l'application incorpore des couronnes (et les effets d'arrondi ou de sablier qui se produisent dans les pièces lorsque les couronnes ne sont pas correctement ajustés pour le travail à accomplir). Lorsqu'ils sont utilisés en conjonction avec des dérouleurs, ils forment un matériau mince pour un réservoir d'atelier entier, généralement pas plus de 21 pieds 6 pouces de diamètre. Des réservoirs installés sur le terrain avec des couches supérieures de diamètre beaucoup plus grand peuvent être produits avec une seule soudure verticale plutôt que trois panneaux ou plus.
Encore une fois, le plus grand avantage du laminage vertical est que le réservoir ou le conteneur doit être construit dans une orientation verticale en raison des effets de la gravité sur les matériaux plus minces (par exemple, jusqu'à 1/4 ou 5/16 de pouce). La production horizontale forcera l'utilisation d'anneaux de renfort ou de stabilisation pour maintenir la forme ronde de la pièce laminée.
Le véritable avantage des rouleaux verticaux est l'efficacité de la manutention. Moins une enceinte doit être manipulée, moins elle sera endommagée et retravaillée. Considérez la forte demande de réservoirs en acier inoxydable dans l'industrie pharmaceutique, qui est maintenant plus occupée que jamais. Une manipulation brutale peut entraîner des problèmes esthétiques ou, pire, une couche de passivation qui se décompose et crée un produit contaminé. Les rouleaux verticaux fonctionnent en tandem avec les systèmes de découpe, de soudage et de finition pour réduire la manipulation et les risques de contamination. Lorsque cela se produit, les fabricants récoltent les avantages.
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Heure de publication : 16 juin 2022