Laminage à froid des aciers : analyse des mécanismes de lubrification et de leurs impacts sur l'usure et le frottement

Cold rolling of steels : Analysis of the lubrification mechanisms and their impact on friction and wear

• Auteur / Autrice : Kévin Louaisil
• Direction : Laurent Dubar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Usure (mécanique)

Lubrification

Laminage

Résumé

Dans un souci d’augmentation de la productivité et de la qualité de l’acier prélaqué produit à Myriad, le laminoir à froid Sendzimir ZR-22B se doit de suivre cette progression. Que ce soit en limitant la formation trop importante de fines de fer ou en limitant les incidents de laminage, cela demande une compréhension parfaite des mécanismes du contact bande-cylindre de travail, seule zone non directement contrôlée par le lamineur. Par conséquent, basée sur l’Upsetting Rolling Test et sur le modèle numérique du procédé, une nouvelle méthodologie expérimentale permet de simuler les conditions de contact industrielles. Ainsi, l’URT, conçu quelques années auparavant, a subi de profondes modifications afin de pouvoir reproduire les conditions mécaniques de contact, le régime de lubrification quasi-limite ainsi que la température de contact. L’impact des conditions de laminage et des mécanismes physico-chimiques de lubrification sur le frottement et les phénomènes d’usure a donc pu être été analysé. De grandes influences de la température de contact, de la passe, du lubrifiant utilisé et de la présence ou non d’additifs d’onctuosité, anti-usure et extrême-pression ont été mises en évidence. La formation d’une couche de transfert sur le cylindre, résultat d’une usure adhésive favorisée par des conditions sévères de contact (haute température, absence d’additifs limites. . . ), a également été identifiée. Celle-ci s’avère d’ailleurs très influante puisqu’elle engendre une augmentation du frottement et de la production de résidus ferreux abrasés.

To improve productivity and quality of Myriad coil coating steel, the cold rolling process (Sendzimir ZR 22-B) has to follow this progress by limiting the production of ferrous residues or by decreasing rolling problems. To achieve these goals the mechanisms of the strip-work roll contact, which is not directly controlled, has to be fully understood. That’s why, a new experimental methodology, based on the Upsetting Rolling Test and on the cold rolling process FEM, enables to simulate the industrial contact conditions (mechanical characteristics, contact temperature and lubrication regime). Thus, the impact of rolling conditions and lubrication physico-chemical mechanisms on friction and wear phenomena could have been studied. Important influences of contact temperature, rolling pass, lubricant used, presence or absence of limit additives (polar, anti-wear or extreme-pressure) were pointed out. Moreover, a transfer layer, which is the consequence of adhesive wear favoured by severe conditions (high temperature, absence of limit additives. . . ) was identified on roll. Its presence involves an increase of friction and production of abraded ferrous residues.