Soutenance mémoire
Fabrication du ciment & Présentation du Circuit du Broyage
Présentation de sujet de stage Introduction :
Ce chapitre consiste à cadrer le projet en définissant la problématique et donc le besoin de l’entreprise tout en utilisant les méthodes créatives. 1. Définition de la problématique Sujet : Résolution de problème d’usure au niveau des broyeurs. La problématique consiste à trouver une méthode de mesure d’usure pour les broyeurs et proposer des solutions pour le problème d’usure. 2. La précision du flou Cette méthodes est une roue libre qui permet de libérer l’imagination afin d’exprimer des idées magiques. Pour cette phase on utilise les deux méthodes suivantes : A. Trouver d’où vient le problème Le broyage d’une matière abrasive (clinker et Calcaire). les vibrations entre les galets et le lit de la matière entraînent des déformations et des arrachements par choc. Les charges appliquées (l’abrasion et la déformation plastique). La température de broyage (90 C / 300 C). L’arrosage de matière broyé. Les gazes chaudes qui viennent du Four. Turbulence de ciment. Vitesse d’extraction. Grippage du métal. B. Présent State / Desired State (état présent/ état désiré) L’état présent représente le point de départ avant la mise en œuvre d’un changement, d’un processus de développement personnel, d’une action de coaching ou d’une thérapie. L’état désiré représente le but à atteindre, la méthode créative (présent state/ desired state) sera appliquée. Résolution du problème d’usure au niveau des Broyeurs ciment BK4 et cru Méthode present state/desired state Etat présent Etat désiré Le broyeur BK4 est très usé notamment la piste (niveau d’usure élevé) et les galets (des arrachements remarquables). Baisse de débit de broyage. Dans le broyeur cru existe un problème de dégradation du métal de piste et des galets. Le broyeur ciment BK4 fonctionne 24h/24h. Le broyeur cru fonctionne par commande ou par lot. Diminuer le taux d’usure. Augmenter la disponibilité. Atteindre le niveau broyage souhaité et le maintenir. Calculer le volume usé pour chaque relevé. Augmenter la rentabilité des broyeurs. 3. La recherche des données:
Méthode 3QOCP Qui ? :
Qui est concerné par le problème ? Qui a détecté le problème ? L’entreprise. Le service de maintenance mécanique. Quand ? : Quand apparait le problème ? Au cours de broyage de ciment pour le BK4. Au cours de broyage du mélange (calcaire et argile) pour le broyeur cru. Quoi ? : C’est quoi le problème ? Au niveau des broyeurs ciment et cru nous avons détecté un problème d’usure des galets et de la piste. Où ? : Où apparait le problème ? A l’intérieur des Broyeurs ciment et cru (piste et bandage des galets). Pourquoi ? : Pourquoi faut-il résoudre le problème ? Pour atteindre un bon débit de broyage. Pour une bonne rentabilité de produit broyer. Diminuer le coût total du ciment. L’amélioration continue de la production. Comment ? : Comment allons-nous résoudre le problème ? Nous allons faire une étude de l’état actuel de système de Broyage. Quantifier les racines de cette usure. Mesurer cette l’usure. Identifier les solutions pour le problème dans d’autres cas. Résolution du problème d’usure au niveau des Broyeurs ciment BK4 et cru .
La recherche documentaire A.
Définition d’usure Dans la science des matériaux, l’usure des surfaces désigne le phénomène de dégradation des couches superficielles d’un solide sous l’action mécanique du milieu extérieur. Cette dégradation est souvent associée aux phénomènes chimiques dus à la corrosion, elle peut prendre la forme d’une perte de masse, de cote, de forme, ou encore d’une modification de la structure. L’étude des phénomènes d’usure est un des domaines de la tribologie. B. Les types d’usures mécaniques 1. Usure abrasive: définition L’usure abrasive est généralement engendrée soit par des particules préexistantes (matériaux granulaires), soit par des débris écrouis (ou protubérances) emprisonnés à l’interface du contact. On distingue ainsi suivant l’application, différents types de configuration, de sollicitation et de milieu. L’étude de ces différents paramètres et leurs influences est apparue intéressante pour comprendre et maîtriser l’usure abrasive. Configurations de contacts Les contacts réels sont généralement complexes. Selon la configuration mécanique on distingue : l’abrasion à deux corps, l’abrasion à trois corps fermée et l’abrasion à trois corps ouverte. Usure abrasive à deux corps L’usure abrasive à deux corps (Fig. 9) Est un processus d’usure par déplacement et/ou enlèvement de matière de la surface frottant d’une pièce mécanique sous l’action d’aspérités dures fixes. Une aspérité de la surface la plus dure raye la surface la plus tendre. L’abrasion à deux corps concerne certains secteurs, gros consommateur d’énergie et de matières ou encore les techniques d’enlèvement de matière volontaire, que l’on veut maîtriser, les problèmes d’abrasion à deux corps ont fait l’objet d’études nombreuses et approfondies. Elle est surtout connue pour ses aspects négatifs. Elle présente toutefois un aspect positif recherché dans de nombreux procédés d’usinage (machine à outil, polissage). FIGURE 9: ABRASION A DEUX CORPS Résolution du problème d’usure au niveau des Broyeurs ciment BK4 et cru Abrasion à trois corps fermée L’usure abrasive à trois corps fermée est générée lorsqu’on frotte deux surfaces avec interposition d’abrasifs libres (Fig. 10). Dans les configurations d’abrasion à trois corps, il faut distinguer deux cas : – la distance entre les surfaces est du même ordre de grandeur que la dimension des grains abrasifs (D≤Dmax grain), – la distance entre les surfaces est supérieure à la dimension des grains (D>Dmax grain). FIGURE 10:ABRASION A TROIS CORPS FERMEE : (A) DDMAX GRAIN Dans le premier cas D≤Dmax grain, les deux surfaces sont également exposées à l’abrasion et le comportement de chaque surface réagit sur l’autre. L’incrustation de particules dures dans une surface tendre ou leur imbrication dans une surface dure écaillée peut transformer le processus en une abrasion à deux corps. Le phénomène de broyage peut être aussi observé avec ses effets secondaires sur la sollicitation : élimination des arêtes vives, ou au contraire, formation de nouvelles arêtes actives selon la sollicitation et le mode de fragmentation du grain. Dans cette configuration les deux surfaces subissent immédiatement les chocs éventuels qui peuvent les détériorer de façon importante si le granulat est dur et peu fragile. Dans le second. Cas où D>Dmax grain, les propriétés mécaniques d’une surface n’ont plus d’incidence directe sur l’autre, l’abrasion ne peut être localisée que sur une seule des surfaces. Le comportement rhéologique du corps à l’interface devient alors prépondérant. Abrasion à trois corps ouverte Dans le cas de l’abrasion à trois corps, si une seule surface intervient dans le processus de frottement, on parle d’usure abrasive à trois corps ouverte (Fig. 11). Ce type de configuration est souvent rencontré dans le cas de matériaux granulaires en contact avec un solide. Résolution du problème d’usure au niveau des Broyeurs ciment BK4 et cru: ABRASION A TROIS CORPS OUVERT Les configurations mentionnées supposent toutes la présence de corps abrasifs. Il faut noter, que la présence de ces corps abrasifs peut être accidentelle, le plus souvent il s’agit de poussières. En revanche, certaines sollicitations de contact, initialement exemptes de particules abrasives, peuvent elles-mêmes les générer par oxydation des débris. Les contacts réels sont généralement plus complexes et la coexistence de l’abrasion à deux et trois corps est souvent rencontrée. C’est suivant les mouvements relatifs des particules abrasives qu’on peut avoir soit une abrasion à deux corps, soit une usure abrasive à trois corps. Si les particules glissent sans rotation par rapport à la surface alors on parle d’usure abrasive à deux corps. Si les particules ont des mouvements de rotation par rapport à la surface, alors on parle d’usure abrasive à trois corps. Les mouvements relatifs des particules abrasives dépendent à la fois de leur géométrie, de leurs propriétés mécaniques, des conditions de sollicitation et des propriétés des interfaces. 2. Usure par adhésion : définition Le mécanisme d’adhésion (voir Figure 12) est une usure par transfert de matière d’une surface sur l’autre pendant leur mouvement relatif, due à un processus de soudure en phase solide. La matière d’une pièce est transférée sur l’autre pendant le mouvement, par soudage en phase solide. Les métaux, s’ils sont mutuellement solubles, forment des alliages par diffusion. Si l’interface est moins solide que les pièces, les jonctions se cisaillent par rupture adhésive, l’usure est modérée ou quasi nulle. Si l’interface est plus solide qu’une des pièces, il y a rupture cohésive, usure sévère, voire grippage. L’interface se fixe sur la pièce la plus résistante ou se détache sous forme des particules qui, écrouies et oxydées, peuvent contribuer à l’adhésion. On sait calculer ou mesurer la force d’attraction entre deux matériaux mais pas la force de décohésion une fois le contact établi. La séparation par décohésion ne se fait pas d’un coup mais se propage comme une fissure ; le frottement vient de la force requise pour cisailler les jonctions. Résolution du problème d’usure au niveau des Broyeurs ciment BK4 et cru USURE DU ROULEMENT PAR ADHESION 3. Usure par fatigue L’endommagement des surfaces par fatigue de contact se manifeste lorsque les couches superficielles sont soumises à des contraintes répétées ou alternées qui conduisent à l’amorçage des fissures. Ces sollicitations peuvent être d’origine mécanique ou thermique. Les dégradations apparaissent sous forme des piqûres, fissures, écaillage et s’accompagnent des modifications structurales. Les avaries par fatigue ou petits débattements se rattachent à ce type de mécanisme Sous l’effet d’un galet pur, en raison de la localisation du point d’Hertz, on observe des fissures parallèles à la surface (contraintes de cisaillement maximales) ; en présence d’un glissement, on observe des fissures superficielles perpendiculaires à la surface (contraintes de traction maximale, voir Figure 13). 4. Usure par corrosion Ce type d’usure intervient dans les situations où le contact fonctionne en environnement corrosif. L’énergie dissipée dans le contact peut alors activer les phénomènes de corrosion et accélérer la dégradation des surfaces. Il n’est pas évident de trouver une bonne illustration des faciès caractéristiques de ce phénomène, mais d’une manière générale, il faut chercher sur les faciès l’indice d’une activité de la corrosion. Galet pur Galet avec glissement Résolution du problème d’usure au niveaux.
Eude et conception d’un appareil de mesure d’usure
Introduction :
Dans cette partie on va présenter le système qui permet de mesurer l’usure (Gabarit) au niveau de la piste et des galets, par la suite nous allons proposer une amélioration de celle-ci.
Généralité sur le Gabarit :
C’est un outil qu’a la forme d’une vue en coupe du bandage galet, par lequel on mesure le jeu crée par l’usure entre le bandage et la partie intérieure du gabarit ; Le Gabarit de la piste a la forme de la lettre L. On pose ses deux extrémités sur deux faces qu’on suppose non usée, et on mesure la distance entre un plan de référence et le plan usé.
Problématique :
Le problème se pose quand l’opérateur veut prendre des mesures d’usure, il trouve des difficultés de fixation et de positionnement du concept, ainsi il perd toujours les repères initiales qu’il a utilisé en cas de rechargement des galets et de la piste (première mesure), il fait aussi des erreurs pondant la lecture de chaque mesure, ce qui donne des fausses mesures d’usure, par conséquent il obtient d’après les calculs des erreurs pour le volume usé.
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Table des matières
Sommaire
Remerciement
Dédicace
Liste des abréviations
Liste des tableaux
Liste des figures
Introduction
Chapitre 1 : Présentation de l’organisme d’accueil
1. Présentation de la société Holcim
1.1 Présentation générale
1.2 Présentation de Holcim Maroc
1.3 L’Historique de la société Holcim Maroc
1.4 La fusion de Lafarge et Holcim :
1.5 Cadre juridique
1.6 LafargeHolcim Fès.
1.7 L’organigramme de LafargeHolcim Fès
Chapitre 2 : Description du Processus de fabrication du ciment & Présentation du Circuit du Broyage
I. Description du Processus de fabrication du ciment
1. Le ciment
2. Les matières premières du ciment
3. Le processus de fabrication du ciment
II. Présentation du Circuit du Broyage
1. Généralité
2. Circuit de broyage
3. Les principaux éléments du broyeur
3.1. Les galets de Broyeur LOESCHE
3.2. La piste (la table) du broyeur
3.3. Le séparateur
Chapitre 3:Présentation de sujet de stage
1. Définition de la problématique
Résolution du problème d’usure au niveau des Broyeurs ciment BK4 et cru
PROJET DE FIN D’ETUDE 7
2. La précision du flou
A. Trouver d’où vient le problème
B. Présent State / Desired State (état présent/ état désiré)
3. La recherche des données
3.1 Méthode 3QOCP
3.2 La recherche documentaire
A. Définition d’usure
B. Les types d’usures mécaniques
1. Usure abrasive: définition
2. Usure par adhésion : définition
3. Usure par fatigue
4. Usure par corrosion
3.3. Les appareils de mesure d’usure
4. Enoncé du problème
4.1. La divergence
5. La recherche des idées
5.1. La divergence
6. Mise en application
6.1. La divergence
6.2 La convergence
Chapitre 4 : Eude et conception d’un appareil de mesure d’usure
1. Généralité sur le Gabarit
2. Problématique
3. Analyse fonctionnelle
3.1. Recherche des fonctions
3.2. Ordonner les fonctions
3.3. Caractérisation
4.1 La matrice morphologique
4.2 Prototypage
5 . Dimensionnement du concept de mesure
5.1. Mise en situation
5.2. Choix du matériau convenable
Résolution du problème d’usure au niveau des Broyeurs ciment BK4 et cru
PROJET DE FIN D’ETUDE 8
5.3. Choix basés sur le logiciel de CES
5.4. Démarche de l’analyse d’une structure
5.5. Choix des aimants de fixation
6 La Méthodes d’utilisation de système de mesure d’usure
Chapitre 5 : Solutions proposées pour le problème d’usure
I. Introduction
II. Solution court terme (changement de la piste)
III. Solution moyen terme (suivi d’usure)
1. Mise en situation
2. Méthodes de mesures d’usure pour les galets et la pist
3. La méthode de calcul de volume usé
4. Rechargement des galets et de Piste pour le Broyeur ciment BK4
IV. Solution long terme (nouvelle conception
1. Présentation du principe de broyage LOESCHE
2. Étude statique des deux systèmes piste et bandage galets
2.1. Les Donnés du problème
2.2. Les hypothèses et les résultats anticipés
3. Choix du matériau
3.1. Analyse des nouveaux matériaux
4. Génération des concepts
5. Étude de faisabilité
5.1. Faisabilité technique
5.2. Rentabilité économique
5.3. Simulation du nouveau concept galet
Chapitre 6 : Etude économique
1. Les Coûts des maintenances effectuées en cas d’usure des bandages galets et de la piste
1.1. Les coûts directs ou coût de maintenance
1.2. Les couts indirects ou bien couts d’indisponibilités
Conclusion générale
Annexe
Références
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