Maintenir l’alignement dans des conditions difficiles

Au cours de la dernière décennie, une gamme innovante de roulements Timken a fait des vagues dans l’industrie mondiale de l’acier pour sa capacité à réduire les coûts d’exploitation des lignes de coulée continue. En combinant la capacité d’auto-alignement d’un roulement à rouleaux sphériques avec la liberté axiale d’un roulement à rouleaux cylindriques, Timken ADAPT a prouvé sa capacité à durer jusqu’à trois fois plus longtemps que les autres grandes marques.

Fort de ce succès, ADAPT suscite un intérêt croissant d’un autre secteur industriel : la production de papier. Nous avons discuté avec deux experts de Timken de la manière dont ADAPT aide les clients à surmonter des conditions similaires dans ces deux secteurs très différents.

Qu’est-ce que les lignes de coulée d’acier et les rouleaux de séchage du papier ont particulièrement en commun : les roulements Timken ADAPT.

Q : Comment l’industrie sidérurgique utilise-t-elle les roulements ADAPT?


Roth : ADAPT est utilisé dans les lignes de coulée continue, c’est-à-dire la partie de l’usine où l’acier liquide est transformé en plaques d’acier solides. Une grande usine pour un client en Belgique dispose de deux lignes de coulée, chacune utilisant des centaines de roulements dans son fonctionnement continu, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

Ces roulements sont soumis à des conditions thermiques extrêmes, ce qui fait que les arbres qu’ils tournent se dilatent et se contractent. Ils sont également soumis à des charges élevées à de faibles vitesses de rotation, ce qui peut être difficile pour les roulements.

Au fur et à mesure que l’acier liquide descend la couleuse et devient solide, il est aspergé d’eau pour le refroidir. Tout cet équipement est constamment soumis à l’eau, à la vapeur et au tartre, ce qui fait de la corrosion un autre problème courant.

Une fois refroidies, les plaques passent dans un laminoir où elles deviennent des tôles d’acier extrêmement minces, destinées à la fabrication automobile ou à d’autres fins.

Q : Quels défis de l’industrie sidérurgique les roulements ADAPT ont-ils aidé à résoudre?

Fierro : Dans l’opération de coulée, il y a une quantité importante de désalignement qui se produit en raison de la lourdeur de l’acier et des conditions thermiques, donc nous voyons beaucoup de mouvement axial et radial. Pour s’adapter à cette situation, un roulement en position fixe est associé à un roulement destiné à flotter du côté opposé de l’arbre, pour se déplacer selon les conditions changeantes.

Avant ADAPT, certains clients utilisaient un roulement toroïdal offert par un tiers. Parfois, ils voyaient des défaillances précoces avec ces roulements en raison du frottement ou de l’adhérence de la bague intérieure à l’arbre, ainsi que de la corrosion ou d’autres conditions. Lorsque le roulement flottant devenait inhibé, cela entraînait une charge croisée et des dommages prématurés au roulement.

Un assemblage défectueux pouvait également causer des dommages prématurés. Avec la solution toroïdale, le client devait calculer lors de l’assemblage dans quelle mesure il s’attendait à ce que le roulement et l’arbre bougent lorsque les conditions thermiques changeaient pendant le fonctionnement. Lorsque ces mesures n’étaient pas effectuées correctement, le roulement était faussé.

Q : Les clients ont-ils vu beaucoup de temps d’arrêt à la suite d’une panne de roulement?

Roth : Ils ont conçu des solutions de contournement, en gardant toujours des segments de couleuse de rechange disponibles et prêtes à être installées. Il fallait environ une demi-heure pour retirer un segment et en installer un nouveau, alors la production ne s’arrêtait pas complètement, mais les coûts de production étaient augmentés par le démontage, le remplacement et la révision de ces segments.

Q : Comment Timken ADAPT a-t-il résolu ces problèmes?

Fierro : ADAPT combine un roulement à rouleaux sphériques sur la bague extérieure avec un roulement à rouleaux cylindriques pour la bague intérieure, de sorte qu’il peut gérer le désalignement ainsi que le déplacement axial.

En même temps, notre roulement offre une installation beaucoup plus simple, sans aucun calcul initial de dilatation d’arbre requis. Pour traiter le déplacement axial, nous utilisons une bague intérieure cylindrique avec des caractéristiques de conception internes qui maintiennent un contact à trois points sur l’élément roulant. Cette conception atténue l’oblique et aide à éviter le dérapage et le grippage.

De plus, les roulements ADAPT s’intègrent dans le boîtier existant. Souvent, le client n’a pas à remplacer ou à changer les conduites de lubrification pour s’adapter à ADAPT, ce qui facilite encore davantage l’installation.

Q : Quels sont les avantages globaux que l’industrie sidérurgique a obtenus en passant à ADAPT?

Roth : Tout d’abord, la durée de vie des roulements est considérablement prolongée. Un client a affirmé que les roulements toroïdaux précédents échouaient généralement après avoir produit environ 700 000 tonnes d’acier.

Nous avons commencé à installer des roulements ADAPT sur des couleuses continues en 2017, et en 2019, chacune de ces lignes cumulait plus de 2,5 millions de tonnes d’acier produit. Nous avons donc déjà multiplié par trois la durée de vie des roulements dans certains cas. Notre objectif est d’atteindre 4,5 millions de tonnes pour un seul système de roulement en production, et nous pensons y parvenir.

Nos clients sont également heureux que le roulement soit si facile à installer. Aucune modification de l’équipement n’est nécessaire, il suffit de retirer le roulement toroïdal existant et de poser celui de Timken. Notre bague intérieure peut également être retirée du roulement, ce qui facilite encore davantage la pose.

Q : Quelles sont les implications de la ligne de roulement ADAPT pour l’industrie papetière?

Roth : Dans la production de papier, il y a également des changements de température rapides, en particulier lors du démarrage, et les roulements doivent s’adapter rapidement à ces changements. C’est similaire à une couleuse d’acier, en ce qu’il y a un roulement sur le côté fixe et un roulement adaptateur sur le côté flotteur, avec des charges élevées et changeantes et beaucoup d’humidité.

Fierro : Après notre succès dans l’acier, les ingénieurs d’application, de conception et de service de Timken ont recherché d’autres marchés susceptibles de bénéficier de cette technologie. Nous avons développé une gamme ADAPT pour l’industrie papetière et avons commencé à la tester sur le terrain. Notre roulement d’essai le plus ancien pour le papier approche les deux années de fonctionnement et sa performance est encore exceptionnelle.

Les tests internes et sur le terrain confirment que pendant le fonctionnement, alors que toutes ces conditions transitoires se produisent, les roulements ADAPT fonctionnent à une température jusqu’à 10 % plus froide que ceux de la concurrence, avec un couple jusqu’à 10 % inférieur. Ces facteurs ont une corrélation directe avec les performances des sections de séchage du papier.

Nous avons lancé ADAPT sur le marché du papier avec une multitude de numéros de pièces et de tailles et avons récemment constaté des victoires chez deux grands fabricants d’équipement d’origine ayant des installations en Europe, au Brésil et en Chine. Nous nous attendons à ce que Timken ADAPT surclasse la concurrence sur le marché du papier, tout comme il l’a fait avec les rouleuses d’acier.

Découvrez comment les roulements ADAPT peuvent améliorer votre efficacité opérationnelle

Last Updated: 2021/06/9

Published: 2021/05/24