Pneu de four rotatif (anneau de roulement) et rouleau de support : guide des contraintes de contact, de la migration des pneus, de l'alignement et des modes de défaillance

Dans une usine de ciment ou de chaux, le four rotatif est l’équipement rotatif le plus coûteux sur site. Un four à ciment de 5 mètres de diamètre et 80 mètres de long pèse entre 800 et 1 200 tonnes, tourne en continu à une vitesse de 1 à 4 tr/min et fonctionne à des températures internes supérieures à 1 450 °C. Le système mécanique qui supporte cette masse en rotation – les pneus (anneaux de roulement) et leurs rouleaux de support – est d’apparence d’une simplicité trompeuse mais extraordinairement exigeant en ingénierie. Un pneu de four est un anneau massif en acier forgé, généralement de 200 à 400 mm de section transversale, qui repose librement sur la coque du four et roule sur deux rouleaux de support à chaque station de pilier. Le contact entre le pneu et le rouleau est une ligne hertzienne étroite supportant des charges de 1 000 à 4 000 kN par paire de rouleaux, générant des pressions de contact approchant les 400 MPa au niveau de la surface de contact.

Lorsque ce système est correctement conçu et entretenu – jeu correct entre le pneu et la coque, inclinaison correcte des rouleaux, répartition correcte de la charge – un pneu de four peut durer de 15 à 25 ans. Dans le cas contraire, les conséquences se succèdent : la migration des pneus s'accélère, l'ovalité de la coque augmente, les briques réfractaires se fissurent et tombent, des points chauds apparaissent sur la coque, et finalement le four doit être arrêté pour un remplacement d'urgence des réfractaires au coût de

400 000 par incident. Ce guide fournit le cadre d'ingénierie complet pour la sélection, la spécification et la maintenance des pneus et des rouleaux de support des fours rotatifs - du calcul de la contrainte de contact hertzienne à la mesure de la migration des pneus en passant par la méthodologie d'alignement du four chaud NKM.

Partie 1 : Anatomie du système de pneus et de rouleaux de support du four

1.1 Le pneu du four (anneau d'équitation)

Le pneu du four est un anneau continu en acier forgé qui entoure la coque du four à chaque station de support. Il n'est pas soudé à la coque : il repose sur la coque avec un jeu radial conçu (l'« espace entre les pneus ») qui permet à la coque de se dilater thermiquement sans être contrainte par le pneu. Le pneumatique est retenu axialement sur la coque par des barres de remplissage et des plaques de retenue soudées à la coque, qui empêchent le pneumatique de glisser axialement tout en permettant une dilatation thermique radiale.

Le pneu du four subit trois catégories de contraintes mécaniques pendant le fonctionnement :

1. Contrainte de différence de température : la surface extérieure du pneu est plus froide que la surface intérieure (qui est en contact avec la coque chaude du four). Ce gradient de température crée une contrainte thermique sur toute la section transversale du pneu : la surface intérieure est en compression, la surface extérieure en tension.

2. Contrainte de flexion : Lorsque le four tourne, chaque section du pneu passe alternativement sur les rouleaux de support (supportés) et entre les rouleaux (non supportés). Cela crée un moment de flexion cyclique dans l'anneau du pneu : le pneu fléchit légèrement à chaque tour, générant une charge de fatigue dans le matériau du pneu.

3. Contrainte de contact (pression hertzienne) : La ligne de contact concentrée entre la surface extérieure du pneu et la surface du rouleau de support génère une contrainte de compression très élevée au niveau de la zone de contact – la pression de contact hertzienne.

1.2 Le rouleau de support (rouleau de tourillon)

Chaque station de pilier du four est dotée de deux rouleaux de support, un de chaque côté de l'axe du four, positionnés symétriquement à un angle de 30 à 45° par rapport à la verticale. Les rouleaux de support supportent tout le poids de la coque du four, du revêtement réfractaire et de la charge de matériau à leur poste – généralement 1 500 à 5 000 kN par paire de rouleaux pour les grands fours à ciment.

Les rouleaux de support sont fabriqués en acier allié forgé ou moulé, traités thermiquement pour atteindre une dureté de surface de 300 à 380 HB. La surface du rouleau doit être plus dure que celle du pneu pour que l'usure se produise préférentiellement sur le rouleau (qui est plus facile et moins coûteux à remplacer que le pneu). Spécifications matérielles typiques :

L'arbre du rouleau de support est monté sur des roulements à rotule sur rouleaux à alignement automatique, qui s'adaptent au léger désalignement inhérent au fonctionnement du four. Les roulements sont logés dans des boîtiers à palier qui permettent au rouleau d'être incliné (légèrement tourné autour d'un axe vertical) pour contrôler la migration axiale du four.

1.3 Le rouleau de poussée

Le rouleau de poussée (ou rouleau de retenue) contrôle la position axiale de l'ensemble du four. Il entre en contact avec la face latérale du pneu et empêche le four de glisser le long de son axe incliné (les fours sont inclinés de 2 à 5 % pour faciliter le flux de matière de l'extrémité d'alimentation à l'extrémité de décharge). Le rouleau de poussée supporte la totalité de la composante axiale du poids du four :

Où:

= masse totale du four, y compris la charge réfractaire et matérielle (kg)

= 9,81 m/s⊃2 ;

= angle d'inclinaison du four (degrés)

Pour un four de 1 000 tonnes incliné à 3° :

Le roulement à rouleaux de butée doit être conçu pour cette charge axiale complète plus un facteur dynamique de 1,5 à 2,0 pour les inversions de poussée lors des changements de direction du four.

Partie 2 : Contrainte de contact hertzienne — Le paramètre de conception déterminant

2.1 L'équation de pression de contact Hertz

Le contact entre un pneu de four et un rouleau de support est un contact linéaire hertzien classique entre deux cylindres parallèles. La pression de contact maximale (pression Hertz) au niveau de la ligne de contact est :

Où la demi-largeur de contact

est:

Et donc :

Où:

= force de contact par rouleau (N)

= longueur de contact (largeur de face du rouleau, mm)

= rayon du pneu (mm)

= rayon du rouleau d'appui (mm)

= modules d'élasticité du pneu et du rouleau (généralement tous deux 206 000 MPa pour l'acier)

= Coefficients de Poisson (généralement tous deux 0,3 pour l'acier)

Pour contact acier sur acier (

,

) :

2.2 Limites de pression Hertz autorisées

Les limites de conception standard de l'industrie pour la pression de contact hertzienne dans les systèmes pneu-rouleau de four rotatif sont :

Des recherches utilisant l'analyse par éléments finis sur le contact pneu-rouleau d'un four à ciment ont confirmé que des pressions hertziennes maximales de 363,7 MPa sont typiques pour des systèmes bien conçus – approchant mais ne dépassant pas la limite autorisée de 400 à 428 MPa. Le dépassement de la pression Hertz autorisée entraîne une fatigue de la surface, un effritement et une détérioration progressive de la surface de contact.

2.3 Exemple pratique : calcul de la pression Hertz

Donné:

• Diamètre du four : 4,8 m → Rayon extérieur du pneu

  

  = 2 600 mm (le pneu ajoute ~200 mm au rayon de la coque)

• Diamètre du rouleau de support : 1 200 mm → Rayon du rouleau

  

  = 600mm

• Largeur de face du rouleau :

  

  = 900mm

• Charge par rouleau :

  

  = 2 500 kN = 2 500 000 N

• Acier:

  

  = 206 000 MPa,

  

  = 0,3

Ce résultat dépasse la limite autorisée de 400 à 428 MPa, ce qui indique que soit le diamètre du rouleau doit être augmenté, soit la largeur de la face du rouleau doit être augmentée, ou la charge par rouleau doit être réduite en ajustant l'alignement de l'axe du four pour redistribuer la charge plus uniformément entre les stations de piliers.

Partie 3 : Jeu entre pneu et coque – Le paramètre dimensionnel le plus critique

3.1 Pourquoi l'autorisation est importante

Le pneu repose sur la coque du four avec un jeu radial conçu. Cette autorisation remplit deux fonctions essentielles :

1. Tolérance de dilatation thermique : la coque du four chauffe jusqu'à 250–350 °C au niveau de la zone de contact du pneu. La coque doit être libre de se dilater radialement sans être contrainte par le pneu — si le pneu serre la coque, la coque se déforme vers l'intérieur (une condition appelée « étouffement de la coque »), détruisant le revêtement réfractaire et potentiellement fissurant la coque.

2. Fluage (migration) contrôlé : Le mouvement relatif entre le pneu et la coque (fluage ou migration) est un indicateur direct du jeu entre le pneu et la coque. La mesure du fluage est la principale méthode de terrain pour surveiller le jeu entre le pneu et la coque sans arrêt.

3.2 Valeurs de jeu et de fluage recommandées

La règle générale de l'industrie pour le dégagement entre le pneu et la coque dans des conditions de fonctionnement à chaud :

Pour un four de 4,8 m de diamètre :

Le fluage recommandé des pneus (taux de migration) correspondant dans des conditions chaudes :

Ou exprimé en rythme journalier (à 2 tr/min × 60 min × 24 h = 2 880 tours/jour) :

Seuil critique : Le jeu pneu-coque ne doit jamais descendre en dessous de 2 mm à chaud (équivalent à environ 6 mm de fluage/tour). En dessous de ce seuil, le risque d'étouffement des obus devient critique, en particulier lors du tir de carburants alternatifs qui provoquent une chute du revêtement et un cycle thermique rapide.

3.3 Mesure de la migration des pneus — La méthode sur le terrain

La migration des pneus (le déplacement axial du pneu par rapport à la coque du four par unité de temps) est mesurée par la méthode des marques de peinture :

1. Marquer un point de référence sur la surface extérieure du pneu avec de la peinture

2. Marquez la position correspondante sur la coque du four au même endroit circonférentiel

3. Après 24 heures de fonctionnement, mesurer le déplacement axial entre les deux repères

4. Exprimer en mm/jour

Seuils de taux de migration :

Notez que les taux de migration excessivement élevés ET excessivement faibles sont problématiques. Une migration proche de zéro indique que le pneu est serré sur la coque, ce qui risque de l'étouffer. Une migration très élevée indique un jeu excessif, conduisant à une ovalité élevée et à des dommages réfractaires.

3.4 Fluage ou migration : clarifier la terminologie

Ces deux termes sont fréquemment confondus dans la pratique de terrain :

• Fluage (circonférentiel) : glissement de rotation relatif entre la surface intérieure du pneu et la surface extérieure de la coque du four. Exprimé en mm/tour ou mm/seconde. Directement lié au jeu radial pneu-coque par :

  

• Migration (axiale) :  déplacement axial net du pneu le long de l'axe du four par unité de temps. Contrôlé par l'inclinaison du rouleau de support. Utilisé comme principal indicateur de terrain de l’état du jeu entre le pneu et la coque.

Partie 4 : Ovalité de la coque et dommages réfractaires

4.1 Le mécanisme d'ovalité

Lorsque le jeu entre le pneu et la coque est excessif, la coque du four se déforme en une section ovale lors de sa rotation. Le mécanisme est :

1. La coque est soutenue en bas (au niveau des points de contact des rouleaux) mais sans support en haut

2. Le poids de la coquille l'aplatit légèrement : le diamètre vertical diminue et le diamètre horizontal augmente

3. Lorsque le four tourne, chaque point de la circonférence de la coque passe alternativement par les positions supportée (comprimée) et non supportée (tendue).

4. Cette déformation cyclique est l'ovalité de la coque - exprimée comme la différence entre le diamètre maximum et minimum de la coque à la station de pneumatiques.

La relation entre le jeu pneu-coque et l’ovalité :

Où

est un facteur dépendant du diamètre de la coque et de l'épaisseur de la paroi (généralement 1,5 à 3,0 pour les coques de fours à ciment standard). Un espace de 10 mm produit environ 15 à 30 mm d'ovalité.

4.2 Conséquences d'une ovaleté excessive

Une ovalité excessive de la coquille a trois conséquences principales :

1. Fissuration et chute de briques réfractaires :

Les briques réfractaires sont installées selon un motif circulaire. Lorsque la coque se déforme en ovale, les briques dans la zone comprimée sont surcontraintes et se fissurent ; les briques dans la zone tendue perdent le contact avec la coque et se détachent. Des briques détachées tombent dans la charge du four, provoquant une interruption du processus et des dommages potentiels aux équipements en aval. La limite critique d'ovalité pour l'intégrité du revêtement en brique est généralement de 0,5 à 1,0 % du diamètre du four — pour un four de 4,8 m, cela représente 24 à 48 mm d'ovalité.

2. Points chauds des coques :

Lorsque les briques réfractaires tombent, la coque nue du four est exposée à une température interne de 1 450 °C. L'acier de coque (généralement Q345B ou équivalent) commence à s'oxyder et à se ramollir en quelques minutes. Les points chauds des coquilles constituent une urgence dans le four : le four doit être arrêté immédiatement pour éviter la perforation des coquilles.

3. Usure accélérée des pneus et de la coque :

Une ovalisation élevée fait basculer le pneu sur la coque lorsqu'il tourne, créant une charge d'impact aux points de contact pneu-coque. Cela accélère l'usure de la surface de la coque et de l'alésage interne du pneu, augmentant progressivement le jeu et détériorant l'ovalité dans un cycle d'auto-renforcement.

Partie 5 : Alignement du four chaud NKM — La référence

5.1 Pourquoi l'alignement du four chaud est essentiel

L'alignement du four doit être mesuré pendant que le four fonctionne à température de fonctionnement, et non pendant un arrêt à froid. Les raisons sont fondamentales :

• La coque du four se dilate thermiquement de 15 à 30 mm de diamètre et de 200 à 400 mm de longueur lorsqu'elle est chauffée de la température ambiante à la température de fonctionnement.

• Les piliers de fondation s'affaissent différemment sous les charges thermiques et mécaniques de fonctionnement

• La véritable répartition de la charge entre les stations de quai ne peut être mesurée que dans des conditions d'exploitation réelles.

Une étude d'alignement à froid fournit des données de référence utiles mais ne peut pas remplacer la mesure dans un four chaud (NKM — Neck-Kiln Method) pour prendre des décisions correctives. Les fours alignés uniquement sur des mesures à froid présentent fréquemment un désalignement important lorsqu'ils sont mesurés à chaud.

5.2 Procédure de mesure NKM

La mesure du four chaud NKM capture la géométrie du four pendant que le four fonctionne à pleine température de processus :

A. Mesure de la déflexion de la coque :

Des cibles optiques ou laser sont placées à chaque emplacement de quai. Les coordonnées centrales de la coque sont mesurées pendant que le four tourne, avec des lectures prises à un minimum de 6 positions angulaires par pilier. La déflexion acceptable de la coque au niveau de chaque support est généralement comprise entre 1,5 et 3 mm en fonction du diamètre du four et des spécifications OEM.

B. Enquête sur l'élévation de la jetée :

Les instruments de nivellement de précision établissent l'élévation absolue de la pile par rapport à l'axe théorique du four. Un tassement différentiel entre les piles adjacentes dépassant 2 mm nécessite un examen technique immédiat.

C. Analyse de répartition de charge :

À partir des données de flèche de la coque, la charge sur chaque station de support est calculée. La répartition idéale de la charge pour un four à trois piliers est d'environ 33 % / 33 % / 33 % . Les écarts au-delà de 15 % par rapport à une répartition égale indiquent un décalage d'axe nécessitant une correction de la position du rouleau.

D. Vérification de l'axe :

Les coordonnées mesurées du centre de la coque à chaque pilier sont comparées à l'axe théorique du four (une ligne droite reliant les lignes centrales de l'extrémité d'alimentation et de l'extrémité de décharge). Les écarts par rapport à l'axe théorique indiquent un tassement du pilier ou une distorsion de la coque nécessitant une correction.

5.3 Comparaison des méthodes d'alignement

Fréquence recommandée des enquêtes NKM :

• Tous les 12 à 18 mois pour les fours en fonctionnement continu

• Immédiatement après tout remplacement de réfractaire, arrêt majeur ou événement de vibration inhabituel

• Immédiatement après tout changement observable du taux de migration des pneus (augmentation > 50 % par rapport à la valeur de référence)

Partie 6 : Inclinaison du rouleau de support – Contrôle de la position axiale du four

6.1 Comment l'inclinaison des rouleaux contrôle la migration du four

L'inclinaison du rouleau de support est le principal outil permettant de contrôler la position axiale du four. Lorsqu'un rouleau de support est incliné (légèrement tourné autour d'un axe vertical par rapport à l'axe du four), le contact entre le rouleau et le pneu génère une composante de force axiale qui entraîne le four vers le haut ou vers le bas le long de son axe incliné.

L'angle d'inclinaison requis pour générer une force axiale spécifique est :

Où:

= force de contact radiale sur le rouleau (N)

= angle d'inclinaison (degrés)

= coefficient de frottement au contact pneu-rouleau (généralement 0,15–0,25 pour acier sur acier lubrifié)

En pratique, des angles d'inclinaison de 0,5 à 2,0 mm par mètre de largeur de rouleau sont suffisants pour contrôler la migration du four. Une inclinaison excessive crée des forces axiales importantes qui surchargent les butées à rouleaux et provoquent une usure accélérée de la face du pneu.

6.2 Réglage et vérification de l'inclinaison des rouleaux

Règle critique : l'inclinaison des rouleaux doit être définie comme une tâche d'ingénierie de précision avec des mesures documentées - et non ajustée par le toucher ou par l'observation visuelle seule. Une inclinaison incorrecte est le principal facteur de surcharge des paliers de butée, d'usure des faces des pneus et d'endommagement des piliers dans les fours rotatifs.

6.3 Lubrification des rouleaux

La surface de contact pneu-rouleau nécessite une lubrification pour :

• Réduire le coefficient de frottement au niveau du contact, limitant la chaleur générée par le contact roulant/glissant

• Empêche l'usure de l'adhésif (grippage) sur la surface de contact

• Contrôler le taux de migration — la lubrification affecte le coefficient de frottement effectif et donc la force axiale générée par l'inclinaison des rouleaux

Méthodes de lubrification :

• Lubrification par bloc de graphite : Un bloc de graphite est pressé contre la surface du pneu et dépose une fine pellicule de graphite sur le pneu. Le graphite est transféré à la surface de contact du rouleau. Simple, nécessitant peu d'entretien, efficace.

• Lubrification goutte à goutte d'huile : Un goutte-à-goutte contrôlé d'huile minérale est appliqué sur la surface du pneu en amont du contact du rouleau. Fournit une lubrification plus constante que les blocs de graphite mais nécessite un système d'alimentation.

• Lubrification à la graisse (déconseillée pour le contact pneu-rouleau) : La graisse est trop visqueuse et a tendance à s'accumuler au niveau des bords de contact, provoquant une répartition inégale de la charge. Réservé uniquement aux roulements d'arbre à rouleaux.

Partie 7 : Analyse des modes de défaillance des pneus et des rouleaux de support

7.1 Écaillage et piqûres de la surface des pneus

Aspect : Piqûres circulaires ou elliptiques sur la surface extérieure du pneu, généralement de 5 à 50 mm de diamètre et de 2 à 10 mm de profondeur. L'écaillage progressif crée une surface de contact rugueuse et irrégulière qui génère des vibrations et accélère l'usure des rouleaux.

Causes profondes :

• Pression Hertz dépassant la limite autorisée : une pression de contact > 428 MPa entraîne un dépassement de la contrainte de cisaillement souterraine par rapport à la limite de fatigue du matériau, provoquant des fissures souterraines qui se propagent à la surface et provoquent l'éclatement du matériau. La cause la plus courante est un mauvais alignement concentrant la charge sur un ou deux piliers.

• Défauts de matériau : les inclusions ou la ségrégation souterraines dans le forgeage du pneu agissent comme des sites d'initiation de fissures sous une charge de contact cyclique.

• Choc thermique : des cycles thermiques rapides (chute du revêtement, changements de flamme) créent des pics de contrainte thermique qui déclenchent des fissures en surface.

Action corrective :

• Effectuez l'alignement du four chaud NKM pour vérifier et corriger la répartition de la charge — réduire la pression de contact en dessous de 400 MPa.

• Inspecter la surface du pneu par test de particules magnétiques (MT) lors du prochain arrêt pour cartographier l'étendue des fissures souterraines.

• Si l'écaillage est limité à < 15 % de la surface du pneu, le pneu peut continuer à fonctionner avec une fréquence de surveillance accrue ; si > 15%, prévoir le remplacement des pneus lors de la prochaine grande révision

7.2 Emballement de la migration des pneus

Apparence : Le taux de migration des pneus augmente progressivement au fil des semaines ou des mois, pour finalement dépasser 120 mm/jour. Le pneu peut migrer jusqu'à la fin de sa plage de retenue, entrer en contact avec les plaques de retenue et provoquer des dommages par impact.

Causes profondes :

• Coussins chauffants/barres de remplissage usées : Les barres de remplissage entre le pneu et la coque s'usent avec le temps, augmentant ainsi le jeu efficace entre le pneu et la coque. À mesure que le jeu augmente, le fluage augmente et le pneu migre de manière plus agressive.

• Inclinaison incorrecte des rouleaux : tous les rouleaux inclinés dans la même direction entraînent le four en continu dans une direction plutôt que d'osciller – le pneu migre vers un extrême et y reste.

• Lubrification insuffisante : Le contact sec pneu-rouleau augmente le coefficient de frottement, amplifiant la force axiale générée par toute inclinaison résiduelle du rouleau.

Action corrective :

• Mesurer le jeu entre le pneu et la coque (par mesure de fluage) pour déterminer si le remplacement de la barre de remplissage est nécessaire

• Vérifiez et corrigez les paramètres d'inclinaison des rouleaux : assurez-vous que les rouleaux de chaque pilier sont réglés pour générer des forces axiales opposées qui font osciller le pneu plutôt que de migrer continuellement dans une direction.

• Vérifier et restaurer la lubrification des pneus et des rouleaux

7.3 Étouffement de la coque (serrage des pneus)

Apparence : le taux de migration des pneus chute à près de zéro ou s’inverse. Des points chauds de coquille apparaissent à la station de pneus. Les briques réfractaires se fissurent et tombent dans la zone des pneus. Dans les cas graves, la coque se déforme vers l'intérieur aux points de contact des pneus.

Causes profondes :

• Jeu pneu-coque insuffisant :  le jeu à froid a été réglé trop petit ou les barres de remplissage ne sont pas suffisamment usées pour fournir le jeu à chaud requis. Lorsque la coque se dilate thermiquement, le pneu serre la coque et empêche toute expansion supplémentaire.

• Événement thermique anormal : une perturbation du processus (chute du revêtement, changement de flamme) provoque une dilatation thermique rapide de la coque, fermant temporairement l'espace entre le pneu et la coque.

Action corrective :

• Il s'agit d'une urgence dans le four : réduisez la vitesse du four et surveillez en permanence la température de la coque.

• Si des points chauds apparaissent dans la coquille, arrêtez le four pour inspection.

• Lors du prochain arrêt, mesurer le jeu pneu-coque et retirer les barres de remplissage ou usiner les coussinets de coque pour rétablir le jeu correct.

• N'essayez jamais d'augmenter le jeu en chauffant le pneu - cela crée une contrainte thermique incontrôlée dans l'anneau du pneu.

7.4 Défaillance des roulements à rouleaux de support

Aspect : La température du roulement dépasse 70°C (alerte) ou 85°C (action requise). Les vibrations augmentent. Finalement, le grippage des roulements entraîne l’arrêt de la rotation du rouleau.

Causes profondes :

• Surcharge due au désalignement : le désalignement de l'axe du four concentre la charge sur une station de pilier, surchargeant les roulements à rouleaux de support au-delà de leur capacité nominale. La cause la plus fréquente de défaillance prématurée des roulements des rouleaux de support.

• Pénétration de contamination : la poussière du four et les matériaux de traitement contaminent la graisse des roulements, provoquant une usure abrasive des bagues de roulement.

• Inclinaison excessive du rouleau : des réglages d'inclinaison agressifs créent des forces axiales importantes sur l'arbre du rouleau, surchargeant le roulement dans la direction axiale.

Action corrective :

• Effectuez immédiatement l'alignement du four chaud NKM pour vérifier et corriger la répartition de la charge.

• Vérifier et corriger les paramètres d'inclinaison des rouleaux

• Améliorez les joints de boîtier de roulement pour les environnements poussiéreux

• Mettez en œuvre une surveillance quotidienne de la température des roulements à l'aide d'un thermomètre infrarouge : la tendance de la température fournit une alerte précoce en cas de dysfonctionnement des roulements.

7.5 Usure de la couronne et du pignon à la station de pneus

Apparence : jeu accru dans la couronne dentée, usure de la surface des dents d'engrenage, bruit pendant le fonctionnement.

Causes profondes :

• Ovalité de la coque au niveau de la station de la couronne dentée : Une ovalité excessive de la couronne dentée provoque un déséquilibre de la couronne dentée (qui est boulonnée à la coque), créant une variation cyclique dans l'engrènement - le jeu s'ouvre et se ferme alternativement à chaque tour, provoquant une charge d'impact sur les dents de l'engrenage.

• Désalignement de l'axe du four :  Le désalignement entre l'axe du four et l'axe de la couronne dentée fait que le pignon tourne à un entraxe variable, accélérant ainsi l'usure des dents.

Action corrective :

• Corriger le jeu pneu-coque pour réduire l’ovalité de la coque au niveau de la couronne dentée

• Effectuer l'alignement NKM pour corriger l'axe du four

• Mesurez le faux-rond de la couronne dentée pendant le fonctionnement — le faux-rond acceptable est généralement < 3 mm pour les grands fours à ciment

Foire aux questions

Q1 : Quel est le jeu correct entre le pneu et la coque pour un four rotatif ?

Le dégagement à chaud recommandé est

mm — pour un four de 4,8 m, il s'agit d'un dégagement à chaud de 4,8 mm. L'espace libre à froid doit être plus grand pour tenir compte de la dilatation thermique : généralement 1,5 à 2,5 fois l'espace libre à chaud en fonction du matériau de la coque et de la température de fonctionnement. L'espace chaud minimum autorisé est de 2 mm. En dessous, le risque d'étouffement des obus devient critique, en particulier lors du tir de carburants alternatifs qui provoquent un cycle thermique rapide. Surveillez quotidiennement le fluage (migration) des pneus pour vérifier que le jeu se situe dans la plage acceptable sans arrêt.

Q2 : Comment mesurer la migration des pneus et quelles sont les limites acceptables ?

Marquez un point de référence sur le pneu et la position correspondante sur la coque au même endroit circonférentiel. Après 24 heures, mesurez le déplacement axial entre les repères. La migration normale est de 25 à 75 mm/jour (oscillation avant et arrière). Le seuil d'alerte est de 75 à 120 mm/jour : examinez l'inclinaison et le jeu des rouleaux. Action requise au-dessus de 120 mm/jour — réglage de l'inclinaison du rouleau dans les 48 heures. Une migration proche de zéro (< 25 mm/jour) est également un signe d’avertissement : le pneu peut serrer la coque.

Q3 : Qu'est-ce qui cause une pression de contact Hertz élevée sur les rouleaux de support du four et comment est-elle corrigée ?

Une pression Hertz élevée (> 428 MPa) est le plus souvent causée par un désalignement de l'axe du four, concentrant la charge sur un ou deux postes de piliers au lieu de la répartir également. La correction concerne l'alignement du four chaud NKM pour redistribuer la charge selon la répartition cible 33 %/33 %/33 % pour un four à trois piliers. Si la répartition de la charge est déjà correcte et que la pression Hertz dépasse toujours la limite, augmentez la largeur de la face du rouleau ou le diamètre du rouleau pour réduire la pression de contact — la pression Hertz est proportionnelle à

, donc doubler la largeur de la face du rouleau réduit la pression Hertz de 29 %.

Q4 : À quelle fréquence une étude d’alignement à chaud NKM avec four rotatif doit-elle être effectuée ?

L'intervalle standard est de 12 à 18 mois pour les fours en fonctionnement continu. De plus, effectuez une enquête NKM imprévue immédiatement après : tout remplacement de réfractaire (le nouveau revêtement modifie la répartition du poids du four) ; tout arrêt majeur ; toute augmentation observable du taux de migration des pneus > 50 % par rapport à la valeur de référence ; tout événement de point chaud de shell ; ou toute vibration ou bruit inhabituel provenant des stations de rouleaux de support. Les études d'alignement à froid pendant les arrêts fournissent des données de base utiles mais ne peuvent pas remplacer les mesures du four chaud pour prendre des décisions correctives.

Q5 : Quelle est la différence entre le fluage des pneus et la migration des pneus ?

Le fluage est le glissement circonférentiel (rotationnel) entre la surface intérieure du pneu et la surface extérieure de la coque du four — il est provoqué par le jeu radial entre le pneu et la coque et est exprimé en mm/tour. La migration est le déplacement axial net du pneu le long de l'axe du four — il est contrôlé par l'inclinaison du rouleau de support et est exprimé en mm/jour. Le fluage est utilisé pour calculer le jeu entre le pneu et la coque (Gap = Fluage / π). La migration est utilisée comme principal indicateur de terrain de l’état mécanique des pneus et de l’efficacité de l’inclinaison des rouleaux.

Q6 : Quel matériau doit être spécifié pour le remplacement des pneus du four ?

Les pneus du four doivent être spécifiés en acier allié forgé — le moulage n'est pas acceptable pour cette application en raison du risque de porosité interne et de la charge de fatigue cyclique élevée. Le matériau standard est le 42CrMo4 (équivalent à l'AISI 4140) ou le 34CrNiMo6 pour les applications plus exigeantes. Le pneu doit être traité thermiquement (trempé et revenu) pour atteindre une dureté de surface de 260 à 320 HB et une dureté de noyau de 220 à 280 HB. Les rouleaux de support doivent avoir une dureté de surface de 300 à 380 HB – plus dure que le pneu – pour garantir une usure préférentielle du rouleau plutôt que du pneu.

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Yile Machinery fabrique des pneus de four rotatif sur mesure (anneaux de roulement), des rouleaux de support (rouleaux de tourillon) et des rouleaux de poussée pour les fours à ciment, à chaux, de traitement des minéraux et de produits chimiques. Nos composants sont conçus selon les dimensions et les charges de fonctionnement réelles du four, et non sélectionnés dans un catalogue standard.

Nos capacités de fabrication de composants de four rotatif :

• Pneus de four (anneaux de roulement) : Forgés à partir d'acier allié 42CrMo4 ou 34CrNiMo6 ; diamètres de 1,5 m à 8,0 m ; sections transversales jusqu'à 500 mm × 500 mm ; trempé et revenu jusqu'à une dureté de surface de 260 à 320 HB

• Rouleaux de support (rouleaux à tourillon) : Acier allié forgé ou moulé ; diamètres de 400 mm à 1 800 mm ; largeurs de visage jusqu'à 1 200 mm ; dureté de surface 300-380 HB ; surface de contact rectifiée avec précision (Ra ≤ 1,6 μm)

• Galets de poussée : Forgé 42CrMo4 ; conçu pour une charge axiale complète du four avec un facteur dynamique de 1,5 à 2,0

• Arbres de rouleaux : Forgé 42CrMo4 ou EN19 ; conçu pour combiner la flexion et la torsion ; connexion du moyeu de l'ensemble de verrouillage sans clé

• Documentation d'ingénierie : rapport de calcul de la pression de contact Hertz ; vérification des contraintes et de la déflexion de l'arbre ; calcul de la durée de vie des roulements L10 ; certificat de contrôle dimensionnel

• Ingénierie inverse : pneus et rouleaux de remplacement fabriqués à partir de dimensions de composants existants ou d'échantillons usés

Produits associés et ressources techniques :

• Solutions pour l'industrie minière et du ciment — fourniture complète de composants pour fours rotatifs, broyeurs à boulets et concasseurs

• Solutions de traitement de l'acier et des métaux — composants de four pour équipements rotatifs d'aciéries

• Guide de sélection des rouleaux de renvoi du convoyeur — méthodologie de durée de vie des roulements et de contrainte de contact pour les rouleaux de convoyeur

• Guide de sélection des poulies de convoyeur — conception d'arbre et méthodologie de contact Hertz pour les poulies de convoyeur

• Rouleaux de laminoir : Guide des rouleaux de travail et des rouleaux de secours  – spécifications de contrainte de contact et de dureté des rouleaux pour les applications de laminoirs

• Pièces forgées sur mesure — Arbres, ébauches d'engrenages et pièces forgées d'anneaux — anneaux de pneus de four forgés et arbres de rouleaux

• Guide de sélection des boîtes de vitesses industrielles hélicoïdales et coniques – sélection des boîtes de vitesses d'entraînement du four

• Arbres en acier forgé ou en acier moulé pour concasseurs - référence sur le processus de forgeage et la sélection des matériaux

Pour recevoir un devis, indiquez :

• ✅ Diamètre du four (OD de la coque à la station de pneus, mm)

• ✅ Dimensions de la section transversale du pneu (largeur × hauteur, mm) ou dessin du pneu existant

• ✅ Diamètre du rouleau de support et largeur de face (mm)

• ✅ Charge par rouleau (kN) ou poids total du four et nombre de postes de quai

• ✅ Spécification du matériau (42CrMo4 / 34CrNiMo6 / autre)

• ✅ Dureté de surface requise (HB)

• ✅ Type de four (ciment/chaux/traitement des minéraux/produit chimique) et température de fonctionnement

• ✅ Quantité et date de livraison souhaitée

• ✅ Dessins de composants existants ou échantillons usés pour l'ingénierie inverse

E-mail: jasmine@yileindustry.com

Soumettre la demande de prix : www.yilemachinery.com/contactus.html

Rapports de calcul de pression de contact Hertz et certification des matériaux fournis avec chaque commande de pneus de four et de rouleaux de support.

Ressources techniques associées

• Sélection des rouleaux de renvoi du convoyeur : série CEMA, guide de charge nominale et de durée de vie des roulements

• Sélection des poulies de convoyeur : conception de l'arbre, tension de la courroie et guide de calage

• Rouleaux de laminoir : Guide de sélection des matériaux des rouleaux de travail et des rouleaux de secours

• Guide de sélection des réducteurs industriels hélicoïdaux et coniques

• Arbres en acier forgé ou en acier moulé pour concasseurs

• Pièces forgées sur mesure - Ébauches d'engrenages, pièces forgées et arbres

• Solutions pour l'industrie minière et du ciment