Durée de vie en fatigue des grues de fonderie : analyse des classes de service et de la durée de vie.

Aperçu de la grue de coulée

Les technologies modernes de fusion imposent des exigences accrues en matière de durée de vie, de vitesses de levage et de déplacement, ainsi que de classe de service des ponts roulants. Elles engendrent également de nouvelles exigences de conception pour les systèmes de transmission, les commandes électriques, les réducteurs et autres composants. À mesure que la classe de service globale du pont roulant augmente, la prévention des ruptures par fatigue des principaux éléments structuraux devient essentielle à un fonctionnement sûr et fiable.

Une grue de coulée manipule le métal en fusion ou le laitier dans la production de métaux ferreux et non ferreux. Ses applications typiques comprennent le chargement de fonte en fusion dans un convertisseur, le transfert d'une poche de coulée vers une tourelle de coulée continue et le déplacement d'une poche de coulée vers un four d'affinage. Du fait de la complexité de ces opérations, les grues de coulée sont généralement classées A6 à A8.

Calcul de la durée de vie en fatigue et de la durée de vie en service des grues de fonderie

Le bon fonctionnement d'une grue de fonderie dépend de plusieurs facteurs, notamment la conception, la qualité de fabrication, la précision de l'installation, les conditions d'exploitation, les pratiques de travail et la maintenance.

Conformément à la norme chinoise GB/T 3811-2008 relative à la conception des grues, la classe de service d'une grue est déterminée par sa classe de spectre de charge et sa classe d'utilisation. La classe de spectre de charge indique le rapport entre la charge levée et la capacité de levage nominale. La classe d'utilisation indique le nombre total de cycles de fonctionnement, de la mise en service à la mise hors service. Le tableau 1 présente les classes de spectre de charge et le coefficient de spectre de charge Kp des grues, tandis que le tableau 2 présente leurs classes d'utilisation.

Les classes de service des grues vont de A1 à A8. Le tableau 3 montre comment la classe de service est liée à la classe de spectre de charge et à la classe d'utilisation.

Ces tableaux montrent que la durée de vie d'une grue est exprimée en nombre total de cycles de fonctionnement. Elle dépend de sa classe de service et du rapport entre la charge typique levée et sa capacité de levage nominale. Une grue de fonderie manipule généralement des charges égales ou proches de sa capacité nominale ; sa classe de spectre de charge est donc généralement Q4 et sa classe de service est couramment A7. Pour Q4 et A7, le tableau 3 indique une classe d'utilisation U5. Le tableau 2 donne alors une plage de cycles de fonctionnement totale de 2,5 × 10⁶.⁵ < CT ≤ 5 X 10⁵.

Une surcharge occasionnelle ou fréquente peut réduire considérablement le nombre total de cycles de fonctionnement.

Voici un exemple : une grue de coulée A7 utilisée pour le chargement du convertisseur fonctionne en continu, 24 heures sur 24 et 330 jours par an. Les 35 jours restants sont consacrés à la révision annuelle et à l’inspection du four, à l’entretien courant et aux réparations ponctuelles.

Selon la norme, les deux classifications applicables les plus élevées sont U6, Q3, A7 pour la grue complète (T6, L3, M7 pour le mécanisme de levage principal) et U5, Q4, A7 pour la grue complète (T5, L4, M7 pour le mécanisme de levage principal).

Les cycles de fonctionnement totaux correspondants sont de 500 000 à 1 000 000 pour U6 et de 250 000 à 500 000 pour U5.

À raison de six cycles de fonctionnement par heure, la durée de vie estimée est de 12 ans.

Cr = 6 × 24 × 330 × 12 = 570 240 cycles.

Ce résultat se situe dans la plage de durée de vie nominale d'une classification et la dépasse pour l'autre, les deux classifications étant conformes à la norme de conception. En pratique, de nombreuses grues de coulée à chargement par convertisseur ont fonctionné à proximité de la classe A8 lors de périodes de production intensive d'acier. Les combinaisons de classes de service prévues ne permettaient pas de couvrir entièrement ces conditions, et des ruptures par fatigue structurelle se sont produites ponctuellement.

La durée de vie d'une grue est étroitement liée à sa fréquence d'utilisation, à la charge, au processus de production et à la maintenance. Un fonctionnement et une maintenance appropriés permettent d'allonger sa durée de vie, tandis que de mauvaises pratiques la raccourcissent. Les concepteurs doivent donc tenir compte des conditions d'utilisation réelles et en discuter clairement avec les utilisateurs dès la phase de conception.

Zora Zhao

Expert en solutions de ponts roulants/grues à portique/grues à flèche/pièces de grues

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