Vérin hydraulique lourd de la série UY pour le serrage des segments de coulée continue

Les lignes de coulée continue fonctionnent dans certaines des conditions d’usine les plus sévères au monde. Les sections de serrage sont situées à proximité de l’acier en fusion, dont la température dépasse 1500 °C, et subissent une forte chaleur rayonnante ainsi que des cycles répétés de dilatation et de contraction thermiques. Des vérins hydrauliques ordinaires subissent rapidement un vieillissement des joints, une déformation des tiges de piston et des fuites d’huile persistantes dans de telles variations de température.

Sur le plan mécanique, chaque segment de coulée exige une force de serrage supérieure à 200 kN, en plus des vibrations et des chocs constants provoqués par les brames d’acier en mouvement. L’équipement effectue une boucle de serrage toutes les 40 à 90 secondes, soit plus de 800 000 courses par an. Même un léger désalignement affaiblit la force de serrage, entraînant un décalage de position, des fluctuations du niveau d’acier liquide et des défauts de gonflement des plaques. Des vérins hydrauliques renforcés doivent résister à la fatigue thermique, supporter les charges latérales et maintenir une précision constante sur plusieurs millions de cycles. Ils constituent la garantie fondamentale d’une coulée stable et de la production de plaques d’acier de haute qualité.

Une panne de vérin entraîne de lourdes pertes pour les aciéries. Selon les données sectorielles de 2024, pour une coulée continue d’une capacité annuelle de 2 millions de tonnes, chaque heure d’arrêt imprévu occasionne des pertes de production comprises entre 10 000 $ et 20 000 $.

Une force de serrage inégale provoque des fissures dans les brames, des pores internes et des sections transversales irrégulières. En 18 mois, une fiabilité insuffisante du serrage peut faire augmenter le taux de rebuts de 3 % à 5 %, érodant ainsi les bénéfices de l’usine. Les risques pour la sécurité ne doivent pas non plus être négligés : le système hydraulique fonctionne sous une pression de 25 MPa. En cas de rupture des canalisations, de l’huile sous haute pression est projetée, pouvant causer des brûlures ou des incendies. Des tirants ou des accumulateurs endommagés entraînent des pannes en cascade, élargissent l’étendue des travaux de maintenance et prolongent les temps d’arrêt. Le choix de vérins robustes, dotés d’une résistance thermique et mécanique fiable, n’est pas une amélioration facultative, mais une nécessité absolue pour assurer une production stable, une qualité constante et la sécurité de l’atelier.

La série UY utilise des carcasses en acier au carbone traité thermiquement afin de supporter d'importantes charges de compression continues lors du coulage continu. Sa tige guidée anti-rotation garantit un déplacement strictement linéaire. Aucune déformation torsionnelle ne se produit, même sous charge maximale atteignant 250 tonnes. Un contrôle précis de la rainure de clavette maintient la tolérance de positionnement dans une fourchette de ±0,15 mm, conformément pleinement à la norme ASTM F2059 relative aux équipements actionneurs industriels.

Un système d’étanchéité double résout les fuites causées par des variations brusques de température allant de 25 °C à 400 °C. Les joints thermoplastiques primaires supportent 90 % de la pression de service, tandis que les joints secondaires à lèvre empêchent les dommages par extrusion lors de pics de charge soudains.

La tige de piston est traitée par placage au chrome submicronique, avec une rugosité de surface Rz ≤ 0,4 µm. Les résultats des essais selon la norme SAE J2338 démontrent que ce traitement réduit l’usure des joints d’étanchéité de 75 % par rapport aux technologies de placage classiques. Couplé à un alésage ultra-précis du cylindre, l’ensemble du système garantit une étanchéité zéro sur le long terme.

Un coulée continue de billettes de 320 mm × 320 mm a réalisé un essai sur site de 18 mois avec des vérins de la série UY. L’équipement a atteint une disponibilité mécanique de 98,7 %. Une force de serrage stable a été maintenue malgré des chocs thermiques fréquents, réduisant considérablement les arrêts non planifiés et les défauts de brames causés par un serrage insuffisant.

Les vérins de la série UY répondent aux normes ASME B31.4 applicables aux systèmes hydrauliques industriels lourds. Des essais de tenue confirment des performances stables après 2 millions de cycles complets sous une pression de 25 MPa. Aucune chute notable de la force de serrage, aucune dégradation de l’état d’étanchéité ni aucune perte de stabilité dimensionnelle n’ont été observées. Grâce à leur longue durée de vie éprouvée, ces vérins assurent un fonctionnement fiable sur les lignes de coulée continue pendant plusieurs années.

Les vérins de serrage des machines à couler continue doivent résister à des températures extrêmement élevées supérieures à 1500 °C, à des forces de serrage dépassant 200 kN, à des vibrations continues et à plus de 800 000 cycles annuels. Ils doivent donc résister à la fatigue thermique, supporter des charges latérales et assurer un serrage précis de façon répétée.

Les pannes provoquent des arrêts imprévus coûteux. Les taux de rebuts augmentent de 3 % à 5 % en raison d’un serrage instable. Les fuites d’huile sous haute pression présentent également des risques d’incendie et de brûlures, tandis que les pannes en chaîne prolongent les délais de maintenance.

Elle est dotée d’un boîtier en acier traité thermiquement, d’une tige de piston anti-rotation, d’un système d’étanchéité à double couche et d’un placage au chrome de précision submicronique. L’ensemble de la structure fonctionne de façon stable sous une pression de 25 MPa et dans des conditions de variation de température étendue, avec une usure minimale des joints d’étanchéité.

La série UY est certifiée selon la norme ASME B31.4 et a réussi les essais de tenue à l’endurance sur 2 millions de cycles à la pression nominale. Elle atteint également un taux de disponibilité de 98,7 % sur une période de 18 mois de production réelle de moulage.