STAGE ASSISTANT NGENIEUR - …lombardguillaume.free.fr/cv/Stage_Arcelor_Rapport.pdf · Stage assistant ingénieur – G. Lombard, Ensam REMERCIEMENTS ... tonnes, en progression de

Guillaume Lombard

Elève ingénieur ENSAM

STAGE ASSISTANT INGENIEUR

Au sein du groupe

Site de FOS

Département Aciérie – Entretien mécanique

Cellule Etudes Projets

Tuteur industriel : M. Sylvain Noublanche

Tuteur Ensam : M. Jean Colombon

ARCELOR

Stage assistant ingénieur – G. Lombard, Ensam

REMERCIEMENTS

Mon stage d’assistant ingénieur de deuxième année s’est déroulé à l’usine Arcelor sur le site de

Fos sur Mer, dans la Cellule Etudes et Projets (CEP) de l’entretien mécanique aciérie (EMA).

Je tiens ainsi à remercier le responsable de la CEP, mon tuteur de stage Monsieur Sylvain

Noublanche, pour m’avoir accueilli au sein de son équipe et pour l’attention particulière dont il a

fait part lors de mon stage.

Je remercie également les membres de la CEP pour leur disponibilité et leur accueil.

L’intégration au sein de la cellule a été facilitée par leur bonne humeur et le désir de transmettre

leur connaissance des installations qu’ils maitrisent parfaitement.

Enfin je remercie l’ensemble du personnel de l’EMA pour leur contribution à mon travail, leurs

conseils et leur écoute, ainsi que toutes les personnes que j’ai pu rencontrer sur les chantiers et

dans les bureaux des différentes zones de l’usine.

ARCELOR

Stage assistant ingénieur – G. Lombard, Ensam 3

Sommaire

1. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE 5

1.1. LE GROUPE ARCELOR 5 1.1.1. L’HISTORIQUE 5 1.1.2. L’ACTIVITE DU GROUPE 5 1.1.3. LES CHIFFRES CLEFS DU PREMIER TRIMESTRE 2006 7 1.1.4. ARCELOR DANS LE MONDE 8 1.1.5. LES PERSPECTIVES FUTURES 8

1.2. LE SITE DE FOS 9 1.2.1. PRESENTATION GENERALE 9 1.2.2. LE CŒUR DU METIER 10

1.3. LES PONTS ROULANTS 13

1.4. LA CELLULE ETUDE PROJET (EMA CEP) 14

1.5. MON TRAVAIL AU SEIN DE L’EMA CEP 15

2. LES SUJETS REALISES 17

2.1. LA CENTRALE HYDRAULIQUE 17 2.1.1. GENERALITES SUR LA CENTRALE 17 2.1.2. DEFINITION DU SUJET 17 2.1.3. DEROULEMENT DU PROJET 18 2.1.4. CONTENU DU DOCUMENT FINAL 20 2.1.5. ACTIVITES ANNEXES 20 2.1.6. INTERVENTIONS TYPES SUR SITES 22

2.2. LES FREINS 24 2.2.1. GENERALITES SUR LES FREINS 24 2.2.2. DEFINITION DU PROJET 25 2.2.3. DEROULEMENT DU PROJET 25 2.2.4. PARTICULARITE D’UN PROJET BREVETABLE 27

2.3. LE PONT ROULANT 28 2.3.1. GENERALITES SUR LE PONT 28 2.3.2. DEFINITION DU PROJET 28 2.3.3. DEROULEMENT DU PROJET 28

2.4. FOSSES SOUS CONVERTISSEURS (CV) 31 2.4.1. GENERALITES SUR LES FOSSES 31 2.4.2. DEFINITION DU PROJET 31 2.4.3. DEROULEMENT DU PROJET 31

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2.5. SYSTEME AGELLYS 33 2.5.1. GENERALITES SUR L’ETUDE 33 2.5.2. DEFINITION DU PROJET 33 2.5.3. DEROULEMENT DU PROJET 34

3. TABLE DES FIGURES 37

4. ANNEXES 38

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1. Présentation de l’entreprise

1.1. Le groupe Arcelor

1.1.1. L’historique Arcelor est né du rapprochement d'Aceralia, Arbed et Usinor, avec pour objectif de se mobiliser autour d'un projet commun, pour créer un leader mondial dont l’ambition est de s'affirmer comme une valeur de référence dans l'industrie de l'acier.

Regroupement officiellement annoncé le 19 février 2001, la fusion est devenue effective le 18 février 2002 avec la cotation en bourse de l'action Arcelor. Le choix du nom Arcelor pour le nouvel ensemble a été annoncé le 12 décembre 2001.

Figure 1 : Formation d'Arcelor

Employant de nos jours près de 94 000 personnes dans plus de 60 pays, Arcelor est le premier producteur sidérurgique mondial avec une production annuelle d'environ 44 millions de tonnes d'acier et un chiffre d'affaires de plus de 27 milliards d'euros.

1.1.2. L’activité du groupe Arcelor est l’un des leaders mondiaux industriel dans le secteur de l’acier. Il fabrique des aciers plats carbone, des aciers long au carbone, des aciers inoxydables et regroupe de nombreux services au sein de Arcelor Steel Solutions & Services.

Aciers plats carbone

Arcelor est l'un des premiers producteurs mondiaux d'aciers plats carbone

Le portefeuille de produits couvre toute la gamme des aciers plats carbone : brames, plaques, bobines laminées à chaud, bobines laminées à froid, aciers pré laqués et aciers revêtus métalliques.

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Ces produits sont utilisés sur les marchés de l'automobile, ainsi que pour des applications telles que l'électroménager, le bâtiment, le génie civil, la construction mécanique, la transformation et l'emballage.

Le site de Fos est l’une des usines du groupe Arcelor fabricant ce type de produits finis ou semi-finis.

Figure 2 : Parc à brames

Figure 3 : Stock de bobines

Aciers longs au carbone

Dans le domaine des produits longs, Arcelor propose trois catégories de produits :

les produits de commodités (produits laminés) : poutrelles légères et moyennes, aciers marchands, ronds à béton et fil machine ;

les produits de spécialités (produits laminés) : palplanches, poutrelles lourdes, profilés spéciaux, rails et qualités spéciales de fil machine ;

o les produits tréfilés : steelcord, hose wire, saw wire, fils en acier au bas carbone.

Les produits longs laminés sont essentiellement utilisés sur les marchés de la construction, de l'infrastructure et de l'équipement. Les produits tréfilés sont destinés à de multiples utilisations comme la fabrication de pneus (steelcord), l'agriculture (fils à vigne, toiles soudées), l'industrie (fils galvanisés pour l'armature de câbles) et la construction (fibres).

Figure 4 : Palplanches

Figure 5 : Stockage des poutres

Aciers inoxydables

Arcelor est l'un des leaders mondiaux, en volume et chiffre d'affaires, dans le secteur des aciers inoxydables. Arcelor produit la quasi-totalité de la gamme des produits inoxydables et des

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alliages, cependant une restructuration autour des produits plats est en cours, du fait de la demande industrielle.

Les aciers inoxydables sont utilisés sur quatre marchés privilégiés : le ménager (gros électroménager et petit équipement ménager), l'automobile (principalement l'échappement), le bâtiment et le mobilier urbain (façades et équipement), l'industrie (notamment alimentaire, chimique et pétrolière).

Les propriétés de résistance à la corrosion, d'hygiène et d'esthétique font de l'inox un matériau très attractif répondant aux exigences d'applications innovantes.

Arcelor Steel Solutions & Services

Le secteur Arcelor Steel Solutions & Services (A3S) regroupe toutes les activités aval du Groupe Arcelor. A3S est le plus important client des Secteurs Plats et Longs du Groupe Arcelor et achète également de l'acier à des tiers.

Grâce à ses nombreuses implantations et ses outils de parachèvement implantés à proximité des clients, le secteur A3S propose une offre complète de solutions et de services acier au monde des utilisateurs industriels d'acier.

1.1.3. Les chiffres clefs du premier trimestre 2006

Chiffres d'affaires : 9 565 millions d'euros

Figure 6 : Chiffre d'affaires

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1.1.4. Arcelor dans le monde Le groupe ARCELOR, outre l’Europe, connaît une forte implantation en Amérique latine et tout particulièrement au Brésil et en Argentine :

Figure 7 : Implantation Arcelor

ARCELOR regroupe pas moins de 96 000 personnes reparties dans 60 pays partout dans le monde. Toutefois, l’Europe, reste un gisement majeur en termes de personnel du fait de l’histoire même du groupe. (77% Union Européenne - 21%Amérique du Sud - 2% reste du Monde).

Son implantation mondiale est accentuée par la récente fusion avec le groupe MITTAL.

1.1.5. Les perspectives futures

Évolution des secteurs utilisateurs d’acier

L’ensemble des secteurs utilisateurs d’acier a enregistré en 2005 une croissance forte au niveau mondial, avec cependant des variations importantes selon les zones géographiques. Le secteur de l’automobile a vu sa production augmenter de plus de 11% en Inde, au Brésil, en Chine, de 3,3% aux Etats-Unis et de 3,8% en Russie alors qu’elle baissait de 1,07 % en Europe.

L’activité mécanique a également connu une forte progression dans les pays émergents (+11,2% en Inde, +29% en Chine) mais aussi aux Etats-Unis (+4,8%) et en Russie (+4%) alors qu’elle enregistrait une légère baisse de -1% en Europe (EU15) ainsi qu’au Brésil.

Dans le travail des métaux, la croissance a particulièrement été forte en Chine (+26%) et en Turquie (+47%) ; aux Etats-Unis, elle a été de +3,1% et en Europe (EU15) de +1,5%. Le secteur de la construction bénéficie du dynamisme actuel de l’économie mondiale : sa croissance est soutenue avec +4,6% aux Etats-Unis, +9% en Chine, +6,1% en Inde, +7,3% en Russie, mais n’est que de +0,2% en Europe (EU15), ce taux reflétant l’atonie de l’économie européenne.

Enfin, le secteur de l’équipement ménager a également enregistré une croissance forte en 2005 : +11,1% aux Etats-Unis, +11,2% en Inde, +18,5% en Chine, +12,9% en Turquie, +4,2% en Russie, compensant largement le recul européen (-2,0%).

Le développement économique des secteurs utilisateurs d’acier implique une hausse de la production mondiale pour pouvoir suivre la consommation. La consommation apparente mondiale d’aciers produits finis a enregistré une hausse de l’ordre de 6% et dépasse désormais le milliard de tonnes.

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Évolution de la production mondiale d’acier

Au cours de l’année 2005, la production mondiale d’acier brut s’est élevée à 1 129,4 millions de tonnes, en progression de 5,9% par rapport à 2004, avec des variations importantes d’une région à l’autre. L’essentiel de cette hausse est le fait des sidérurgistes chinois, dont la production s’est accrue de 24,6% pour atteindre 349,4 millions de tonnes, soit 31% de la production mondiale, contre 26,3% en 2004. Une hausse de plus faible ampleur est également constatée en Inde (+16,7%), l’Asie produisant désormais la moitié de l’acier mondial, et ce, malgré la stabilité de l’apport japonais. Dans le même temps, les sidérurgistes européens et nord-américains diminuaient leurs volumes de production de respectivement 3,6 et 5,3%.

1.2. Le site de FOS

(Annexe 1 : La fabrication de l'acier illustrée)

1.2.1. Présentation générale La construction de l’usine de Fos sur Mer a démarré en 1970, elle se nommait alors SOLMER (SOciété de Laminage MERidionale). La production démarre en 1974 et se spécialise dans les produits plats laminés à chaud. En 1986, l’usine s’intègre dans la nouvelle structure du groupe Usinor-Sacilor et prend le nom de SOLLAC Fos. En 1999, elle intègre SOLLAC Méditerranée dans la nouvelle organisation d’Usinor. En 2002, elle fait partie intégrante de l’unité opérationnelle SOLLAC Méditerranée dans la nouvelle organisation d’Arcelor.

Sa particularité réside dans ses installations à la pointe de la technologie. En effet avec sa nouvelle coulée continue verticale courbe et l’unité de dégazage sous vide, le site de Fos fournit des aciers ″Ultra Bas Carbone″. SOLLAC Fos devient ainsi l’une des usines sidérurgiques les plus modernes d’Europe. De plus, son implantation littorale facilite les transports de matières premières et de produits finis.

Figure 8 : Photo aérienne du site de Fos

ACIERIE

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Le site de Fos fabrique des aciers plats carbones à partir de minerais et de charbon. Les matières premières sont déchargées au niveau des quais minéraliers, puis elles passent successivement par la préparation, la cokerie, les hauts fourneaux, l’aciérie, le laminoir et le finissage pour aboutir à un produit semi-fini, prêt pour la livraison par bateaux, trains ou camions suivant les clients.

A l’entrée des hauts fourneaux, des bandes transporteuses amènent du minerai et du coke pour récupérer en sortie de la fonte. L’aciérie est chargée de fabriquer un produit semi-fini appelé brame, elle utilise la fonte liquide qui sort des hauts fourneaux pour élaborer différentes nuances d’acier et couler un bloc d’acier utilisé par le laminoir comme matière première. Le laminoir réchauffe les brames issues de l’aciérie pour fabriquer des bobines de tôle de différentes épaisseurs (de 1 à 16 mm). Certaines bobines sont expédiées directement aux clients et d’autres subissent une dernière étape appelée le finissage qui consiste à un décapage et parfois à dérouler les bobines pour fabriquer des tôles de différentes dimensions.

Figure 9 : Site de Fos – Installation

1.2.2. Le cœur du métier

La cokerie et les hauts fourneaux

Avec les 108 fours du site de Fos, Arcelor produit 130 000 tonnes de coke par mois leur servant de combustible dans les hauts fourneaux. La porosité du coke permet aux gaz qui se dégagent des hauts fourneaux de remonter jusqu’en haut de la cheminée pour être évacués.

En sortie des hauts fourneaux, le laitier est séparé de la fonte par gravité et recyclé pour la fabrication de ciment. La fonte est déversée dans des réservoirs (les wagons poches) pour être transportée jusqu’à l’aciérie par le réseau ferré interne.

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Figure 10 : Fabrication de la fonte - hauts fourneaux

L’aciérie

Le département aciérie est la partie de l’usine Arcelor dans laquelle j’ai effectué mon stage d’assistant ingénieur. A l’arrivée dans l’aciérie, la fonte subit une désulfurisation. Elle est réalisée par injection dans la fonte de carbure de calcium transporté par l’air sec ce qui a pour conséquence de fixer le soufre dans le laitier. La fonte, ainsi traitée, est transvasée dans une poche de plus grande contenance (300 tonnes de fonte) pour être transportée par un pont roulant d’une capacité de levage de 505 tonnes jusqu’à l’enfournement.

Figure 11 : Désulfurisation

Figure 12 : Poche à fonte

Figure 13 : Vers le décrassage et l'enfournement

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L’enfournement dans les convertisseurs permet la transformation de la fonte en acier, lors de cette étape, un recyclage des ferrailles est effectué. Avant de couler la fonte dans la poche du convertisseur, des ferrailles sont introduites. Une lance à oxygène est introduite dans le convertisseur et injecte de l’O2 dans le métal liquide pour brûler le carbone et ainsi transformer la fonte en acier, une hotte permet l’extraction des gaz essentiellement constitués de CO dû à une combustion partielle.

Figure 14 : Convertisseur

L’étape suivante est le traitement en poche qui permet de réaliser les différentes nuances d’acier qu’Arcelor pourra proposer dans sa gamme de produits. Avant d’effectuer le mélange des éléments d’addition, un échantillon et une étude du matériau est réalisée.

Une fois la nuance d’acier réalisée, le métal liquide est coulé entre des rouleaux refroidis puis oxy-coupé pour former les brames qui constituent le produit fini de l’aciérie et la matière première du laminoir.

Figure 15 : Coulée continue

Le laminage

Les brames sont récupérées dans les parcs à brames, réchauffées dans des fours et laminées par des cages duo ou quatro pour réduire progressivement l’épaisseur de la tôle. Dans les dégrossisseurs, une brame ne peut être en prise que par une cage ce qui oblige un espacement minimum. Le laminoir mesure ainsi 900 mètres de long dans un bâtiment de un kilomètre.

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Figure 16 : Etapes de laminage

1.3. Les ponts roulants

L’ensemble de mes projets réalisés, pendant mon stage d’assistant ingénieur, ont pour thème principal les ponts roulants de l’aciérie, le schéma ci après représente le dernier pont, en cours d’essai. La structure et la conception est typique pour chaque pont roulant mais le principe de fonctionnement reste le même, les fonctions présentées ci dessous sont transférables sur certains les modèles de ponts roulants.

Le chemin de roulement, situé à 32 mètres de haut, supporte toute la structure du pont. La cabine du pontier surplombe la zone de levage du pont, accessible par le palonnier. Ce pont roulant est constitué de deux poutres transversales : l’une des deux est la poutre mécanique, la seconde est la poutre électrique, regroupant le cerveau commande du pont et donc tous les automates nécessaires au bon fonctionnement du système. En général, un pont roulant est constitué de quatre poutres. La présence de matériels sensibles nécessite de climatiser la poutre électrique pour réguler la température (l’aciérie est un milieu avec de haute température 250°C en fonctionnement et très poussiéreux, pour l’environnement le plus critique de la halle coulée fonte).

Le chariot principal permet le mouvement transverse du palonnier. Il regroupe sa propre motorisation et celle du levage principal. Le freinage est assuré par des pinces de freins hydrauliques ou électromagnétiques et des disques de freinage. Sur le pont ci après, quatre moteurs, réducteurs, tambours permettent le levage principal du palonnier et un tambour pour le levage auxiliaire.

Le freinage normal, dont les disques sont fixés au niveau des moteurs, est dédoublé d’un freinage de sécurité. Chaque tambour est équipé d’un disque de sécurité et de pinces de frein.

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Figure 17 : Vue générale pont 709

Figure 18 : Photos pont 709

1.4. La cellule étude projet (EMA CEP)

Rattachée au service Entretien Mécanique du département Aciérie, la Cellule Etude Projet est composée de quatre personnes pour les projet à moyen et long terme.

Poutre Mécanique

Cabine Pontier

Levage Auxiliaire

Poutre Electrique

Freinage Levage principale

Palonnier

Centrale Chariot Principal

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Les objectifs de la cellule sont de réaliser un projet et de monter une étude sur un futur investissement. Des réunions de coordination périodiques sont organisées pour permettre de partager l’avancement de chaque projet.

1.5. Mon travail au sein de l’EMA CEP

Le travail qui m’a été confié au sein de la cellule étude projet est constitué de trois projets sur le thème des ponts roulants. Pour effectuer ces projets et pour pouvoir aller sur les installations, j’ai suivis quelques formations sécurités (Annexe 1 : Formation sécurité).

Le premier des sujets était l’élaboration d’une notice fonctionnelle et du plan de maintenance pour des centrales hydrauliques ; une standardisation des centrales hydrauliques est en cours dans l’aciérie et mon premier projet a été de les rendre le plus fiable d’une part en réglant les problèmes de réception sur site et d’autre part en élaborant un plan de maintenance et les procédures de diagnostic.

Le second projet était l’élaboration d’un cahier des charges et l’étude de faisabilité avec le fournisseur sur un outil de maintenance avec aide au diagnostic sur les freins Sime des ponts roulants. La particularité du projet est la possibilité de brevet que veut poser l’EMA sur son outil de diagnostic.

La troisième étude est le surclassement d’un pont roulant. Le nouveau pont 709 en activité, le pont 710 ne servira que pendant les arrêts de maintenance du 709, son utilisation est donc modifiée et il est possible, suivant les normes FEM70, d’augmenter sa capacité.

Ayant fini la majeure partie de ces sujets à la mi-août, deux autres projets m’ont été confié : le premier est le lancement d’un projet de rénovation des fosses sous les convertisseurs ; le second est une étude de faisabilité, avec un comparatif technico économique des solutions envisagées, pour l’implantation du système Angellis.

Lors de mon stage, j’ai donc effectué plusieurs projets en parallèle je me suis également occupé de la maintenance des centrales hydrauliques. Ceci requiert beaucoup d’organisation pour que les trois projets avancent en même temps et permet d’être moins bloqué dans son travail. En effet lorsque l’un des projets est en ‘stand by’ du fait d’un fournisseur ou d’un intervenant interne à Arcelor, je pouvais poursuivre mon travail sur l’un des autres sujets. De plus mon tuteur m’a associé à plusieurs de ces interventions dans l’aciérie tels que les Inspections Planifiées de Sécurité (IPS) ou des audits sécurités (Annexe 2 : Attestation sécurité ; Annexe 3 : Inspection Planifiée de Sécurité).

Le tableau ci après représente le planning d’avancement des cinq projets au cours de ma période de stage, les jours en grisé sont des réunions avec mon tuteur de stage et correspondent à un changement d’étape dans l’avancement des projets.

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2. Les sujets réalisés

2.1. La centrale hydraulique

2.1.1. Généralités sur la centrale La centrale hydraulique regroupe plusieurs domaines de compétence : automatique, électricité, hydraulique et mécanique.

Ces nouvelles centrales hydrauliques, au nombre de sept, ont été commandées à PSI pour standardiser les anciennes centrales et rendre plus fiables les installations. Six centrales sont sur les ponts, la septième étant dans l’atelier pour rapidement en remplacer une en panne. Il est donc très important que les centrales soient parfaitement identiques aussi bien au niveau électrique (câblage) qu’hydraulique (pression).

Le but de la centrale est d’assurer la mise en pression dans les freins de sécurité. Ils sont normalement ouverts lorsque la pression dans le circuit hydraulique est à 180 bars, ce principe de fonctionnement permet la fermeture des freins si une fuite importante se produit.

La centrale hydraulique est fixée sur le pont roulant, l’environnement est donc caractérisé par de haute température (jusqu’à 300°C) et une atmosphère très poussiéreuse (particules de graphite en suspension).

2.1.2. Définition du sujet Mon projet a pour objectif d’établir les procédures de maintenance et de faciliter la maintenance des centrales en permettant aux différents intervenants de comprendre son mécanisme dans sa globalité.

Figure 19 : Centrale hydraulique

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Le projet doit regrouper une notice fonctionnelle et un plan de maintenance. L’élaboration du plan de maintenance doit s’appuyer sur la GMAO de l’entretien mécanique qui répertorie l’ensemble des pannes des anciennes centrales.

Le plan de maintenance est ensuite testé sur un banc d’essai. Une centrale hydraulique supplémentaire a été commandée à PSI pour que la maintenance ne bloque pas la production. Si une panne n’est pas immédiatement diagnostiquée, un changement de centrale est effectué. La centrale en panne est alors réparée en atelier, un banc d’essai reproduisant l’installation type de chaque pont permet de standardiser le montage et permet ainsi l’interchangeabilité de toutes les centrales.

2.1.3. Déroulement du projet

Phase initiale

Le projet m’a été présenté par mon tuteur de stage qui m’a défini le contenu du document que je devais réaliser. Les premiers jours ont été partagés entre bureau et exploitation.

Au bureau, j’analysais les documents fournis par PSI (constructeur des centrales) à Arcelor lors de la réception de la centrale afin de comprendre son fonctionnement (aussi bien hydraulique qu’électrique).

Sur l’exploitation, je suivais dans un premier temps un hydraulicien sur le pont 715 (en arrêt programmé) pour installation de la centrale en environnement de travail. Ensuite, j’ai pris contact avec les électriciens de la maintenance des ponts roulants de l’aciérie pour intervenir avec eux sur le pont 709, en cours de construction.

L’alternance entre les deux sources d’information (documents constructeur et techniciens de maintenance) m’a permis une assimilation rapide au fonctionnement de la centrale hydraulique. Il est essentiel de parler sur l’exploitation avec les techniciens. Aux questions très ciblées, ils apportent des réponses plus rapides que les documents papier et permettent une réflexion accélérée (enchainement de questions réponses). Bien que les documents constructeur soient bien classés, ils ne sont que le regroupement de documents d’autres fournisseurs. Les informations sont donc très nombreuses et pas toujours très essentielles à la compréhension globale du système.

En définitive l’assimilation du fonctionnement de la centrale hydraulique s’est faite en trois temps :

o Analyse des plans et du schéma hydraulique ;

o Dialogue avec les techniciens ;

o Recherche d’informations très spécifiques avec les documents constructeurs.

De plus, sur certaines des interventions, PSI était présent ce qui m’a permis un lien direct avec le fabricant de l’installation.

Phase de développement

La première partie effectuée a été le plan de formation, la notice fonctionnelle de la centrale hydraulique. Ensuite, la consultation de la GMAO m’a permis de répertorier les principales pannes et interventions effectuées sur les anciennes centrales. Une analyse de la périodicité des interventions m’a permis de les classer en trois groupes : une maintenance systématique (mensuelle), une maintenance plus avancée sous condition (tous les quatre mois) et un diagnostic complet tous les ans. Pour la maintenance avancée, les conditions sont basées sur les résultats d’un

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prélèvement d’huile et de la supervision du pont. Par exemple, il n’est pas nécessaire de vérifier les filtres si l’indicateur de colmatage du filtre ne signale rien et que l’analyse de l’huile est bonne. La base de temps est le mois étant donné que les arrêts programmés des ponts de l’aciérie sont mensuels.

Au cours du projet, deux parties complémentaires m’ont semblé indispensables dans le document. La première est la gestion des alarmes qui regroupe l’intégration de la centrale hydraulique dans la supervision du pont. Le pont est entièrement automatisé et certaines des interventions de maintenance sont déclenchées par les alarmes qui arrivent aux pontiers, cette partie est la maintenance curative : à une alarme correspond une intervention bien spécifique. De plus, certaines de ces alarmes sont critiques et nécessitent des interventions immédiates pour remettre en sécurité l’installation. Cette partie a été effectuée en collaboration avec les automaticiens qui ont conçu la supervision du pont. La seconde partie est liée à l’activité que je menais en parallèle. Cette partie regroupe l’ensemble des problèmes constatés, électriques et mécaniques, et les solutions apportées à la réception ou au cours du début de fonctionnement des centrales dans leur environnement de travail.

Avant la finalisation du projet, j’ai testé mes procédures sur un banc d’essai prévu pour la maintenance avec l’aide d’un électricien, pour la partie électrique, et d’un hydraulicien, pour la partie hydraulique. Leur présence était obligatoire puisque que je n’ai pas d’habilitation électrique ou hydraulique d’Arcelor. Sensibilisé par mon tuteur sur ce thème, le document souligne à plusieurs reprises les qualifications requises pour faire une intervention.

Phase terminale

Tout au long du projet qui a duré environ 6 semaines, des réunions régulières étaient organisées avec mon tuteur de stage afin d’avoir un retour sur mon document, un listing correctif étant établi à chaque réunion. Ces mises aux points sont très importantes pour la compréhension globale du document par un technicien extérieur au projet.

Après validation du document par mon tuteur, je l’ai présenté à un responsable mécanique-hydraulique et un responsable électrique en leur demandant d’annoter le document pour faire des corrections si nécessaire.

La validation des procédures du document a été effectuée, par un hydraulicien en ma présence, sur une centrale et le banc test. La clarté du document face à l’installation est essentielle pour qu’un technicien chargé de la maintenance puisse intervenir de manière efficace avec pour seule aide la notice que j’ai élaborée. Une des procédures (affalage manuel : descente de la charge manuellement), a fait l’objet d’une leçon ponctuelle (cf. § 2.1.5) du fait du niveau de risque sur une erreur lors de son exécution (chute de la poche avec 350 tonnes d’acier en fusion). Cette leçon ponctuelle a été transmise et validée par mon tuteur de stage en charge de l’entretien mécanique de l’aciérie et le responsable technique de la zone pont roulant.

Précédemment à la mise en service de la notice et du plan de maintenance, le document a été envoyé aux personnes responsables de l’entretien des centrales hydrauliques sur les ponts de l’aciérie, afin qu’ils puissent faire des annotations que j’intègrerai sur le document final.

La mise en service du document a été faite par plusieurs moyens de communication. Un document papier de la notice et du plan de maintenance a été remis aux personnes concernées. Je leur ai, en parallèle, envoyé un mail d’information leur indiquant comment retrouver le format informatique du document dans les archives.

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2.1.4. Contenu du document final Le document final est donc une synthèse pluridisciplinaire autour de la centrale hydraulique, il commence avec une analyse fonctionnelle simple pour introduire le fonctionnement du système à tous les corps de métiers intervenant lors de la maintenance. Ensuite, il explique la gestion des alarmes pour cibler le problème au niveau de la centrale en fonction de l’information reçue de la supervision, puis il définit un plan de maintenance et les procédures à suivre. Une dernière partie regroupe les différentes anomalies qui sont déjà arrivées sur l’installation et les solutions apportées.

Les précautions à prendre pour ne pas polluer l’huile lors des interventions, étant donné l’environnement poussiéreux de l’aciérie, ont été mises en relief tout comme les habilitations nécessaires pour chaque intervention. Ces deux points étant à mon avis les plus sensibles l’un pour un aspect maintenance et l’autre pour la sécurité.

(Annexe 5 : Extraits du document relatif au projet 1)

2.1.5. Activités annexes En parallèle au document de maintenance, mon tuteur m’a chargé de superviser l’ensemble des opérations liées aux centrales : installation des centrales, tests de fonctionnement pour valider la réception sur site, leçon ponctuelle, conception du châssis pour le banc d’essai et intervention lors de panne non diagnostiquée.

Réception sur site

Pour valider la réception des centrales, les vérifications des réglages ont dû être effectuées sur site. Celui de la temporisation de retombée des freins en phase de montée du palonnier a posé de nombreux problèmes. Ce réglage est essentiel pour poursuivre les essais en charge car les centrales hydrauliques commandent les freins de sécurité qui doivent être complètement opérationnels avant toute intervention. J’ai donc assuré le contact entre PSI, les coordinateurs du chantier pont 709 et le service entretien mécanique. Les essais sur site devaient être faits par PSI, nous étions donc relativement dépendants d’eux. De plus, des techniciens d’un autre service devaient être présents pour effectuer une acquisition de la pression afin de valider le réglage (le matériel n’étant pas disponible à l’entretien mécanique). Suite aux difficultés de réglage rencontrées lors de la réception, Arcelor a mis une réserve sur le limiteur de débit et a demandé son remplacement, ce qui est l’objet d’une intervention détaillée par la suite.

Figure 20 : Centrale hydraulique sur site pont 709

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La dépendance entre plusieurs services ou entreprises nécessite beaucoup de coordination et d’information. Lors des premiers essais PSI n’était pas opérationnel à plusieurs reprises (absent ou sans le bon matériel), ce qui m’a contraint à m’excuser auprès des techniciens de les avoir déplacés pour rien. Suite à ce fait, je peux en conclure qu’un bon relationnel est primordial pour coordonner une opération et cela passe par de la transparence, de la crédibilité et la confiance.

Leçon ponctuelle

Suite à un arrêt d’un pont de trois heures à cause d’une mauvaise opération, mon tuteur m’a demandé d’établir une « leçon ponctuelle ». Ce type de document s’insère, au même titre que ma notice, dans un plan de transmission des connaissances, il a pour but de synthétiser une connaissance de base (dans mon cas une procédure) sur un document et de former une équipe. Un document clair, précis et illustré est essentiel pour se faire comprendre, mais il est aussi important de transmettre le savoir directement à une équipe ; c’est pourquoi j’ai organisé une intervention sur banc d’essai pour expliquer la leçon ponctuelle et vérifier que mon document soit bien assimilé. Ce type de mission m’a été demandé à chaque mauvaise manipulation de l’équipe chargée de la maintenance au niveau de la centrale hydraulique ou des freins.

Une leçon ponctuelle peut être établie de manière préventive, une procédure complexe ou présentant des risques, ou de manière curative suite à une intervention mal effectuée. Lors de mon stage, j’ai été amené à établir les deux types de leçon ponctuelle.

(Annexe 6 : Exemple de leçon ponctuelle)

Banc d’essai

Antérieurement à mon stage, un banc d’essai inachevé de la centrale hydraulique a été fabriqué par les électriciens. Afin de pouvoir tester les procédures élaborées dans mon plan de maintenance, mon tuteur m’a demandé de m’occuper du châssis du banc de test pour le finaliser. Suite à un court travail de conception et d’élaboration de cahier des charges, j’ai démarché deux entreprises : une installée sur le site, Endel Suez, et une externe, Azurindustries. A la réception des devis, Endel facturait 650€ quand Azurindustries en demandait 1700€. Pour la même prestation et étant donné que Endel était déjà sur place (disponibilité et confiance), le choix du fournisseur était sans compromis. J’ai donc recontacté Azurindustries pour les remercier de leur offre et les avertir que nous ne donnerions pas suite.

Figure 21 : Banc d'essai atelier - Coffret sur châssis

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Conformité des documents

En parallèle de la notice et du plan de maintenance, j’ai aussi répertorié les anomalies sur certains documents constructeurs. Ces anomalies nuisant à la compréhension devaient être corrigées pour éviter une perte de temps ou des dégâts matériels importants suite à une mauvaise intervention induite par une erreur sur les documents.

Par exemple, lors de l’élaboration de la procédure d’affalage manuel et de sa leçon ponctuelle, je me suis rendu compte que les plans fournis par PSI ne permettaient pas de réaliser la fonction désirée. Je me suis donc rendu sur le banc d’essai pour tester une procédure comme si le plan était correct. Il s’est avéré que la procédure établie fonctionnait et donc les plans avaient une anomalie. Suite à une intervention sur les ponts par un technicien PSI, je lui ai fait constater l’erreur sur le document et il a fait remonter l’information pour mettre en conformité les plans.

(Annexe 7 : Exemple de rapport d'anomalie)

2.1.6. Interventions types sur sites

Intervention sur le pont 709 (en construction, réglage)

Pour effectuer une intervention, plusieurs tâches antérieures et postérieures à l’intervention sont nécessaires. Prenons le cas du réglage de la tempo hydraulique, dans un premier temps, les responsables des travaux m’ont informé qu’ils avaient besoin du réglage pour faire des tests sur le palonnier (notamment des mise sous charges). J’ai donc contacté PSI et les personnes chargées des mesures pour connaitre leurs disponibilités et trouver un arrangement. PSI étant informé de l’intervention suite à la réserve faite lors de la réception. Parallèlement à cette prise de contact, je me suis informé des procédures à mettre en œuvre pour effectuer le réglage afin de planifier l’intervention et j’ai demandé les Attestations Sécurité pour les personnes que j’accompagnais en intervention. Le matin de l’intervention, j’ai retrouvé les différents intervenants lors de la réunion de coordination pour leur exposer les objectifs de l’opération. Ensuite nous somme allés sur le site pour effectuer le réglage. Une fois la mission effectuée, j’ai établi un rapport d’intervention pour informer les responsables du pont du déroulement des opérations.

(Annexe 8 : Exemple de compte rendu d'intervention)

Intervention sur le pont 715 (en fonctionnement, panne non diagnostiquée)

Un arrêt de trois heures de l’aciérie a été provoqué par une panne sur la centrale hydraulique des freins de sécurité du levage auxiliaire pour le pont 715. Lors de l’intervention de maintenance, plusieurs anomalies de fonctionnement sont détectées dont la non montée en pression manuellement.

Suite à un problème non diagnostiqué sur la centrale, empêchant la montée en pression par la pompe manuelle et donc l’ouverture manuelle des freins, il m’a été demandé d’intervenir avec un technicien de la zone pont et un technicien PSI pour détecter la panne. Dans un premier temps nous avons vérifié les procédures qu’ils ont employées en fonction des leçons ponctuelles que j’avais préalablement établies. Ensuite, nous avons procédé à une série de test afin de cibler le problème en vue de changer l’organe défaillant. Il s’est avéré que le joint d’une vanne avait fondu et que les bouts de plastique empêchaient son fonctionnement.

Un autre problème est donc apparu, le joint de la vanne a pu polluer la centrale et sa mise en service sans dépollution peut détériorer le bloc hydraulique de la centrale. Une brève concertation

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avec le responsable technique de la zone, lui a permis de décider de ne pas remettre la centrale en fonctionnement. L’aciérie n’étant pas à l’arrêt grâce à l’utilisation d’un vieux pont prévu en palliatif lors des arrêts de maintenance.

Il a été convenu que je devais procéder à la mise en conformité (remplacements des organes à changer - tests de bon fonctionnement - adaptation aux conditions d’utilisation) de la centrale de rechange en atelier, pour ensuite procéder au changement de centrale sur le pont afin de réparer la défectueuse en atelier.

Le remplacement des organes hydrauliques est dû à des réserves faites lors de la réception de la centrale et l’adaptation concerne une partie thermique étudiée par en collaboration avec un élève ingénieur thermicien. On a du élaboré une protection thermique plus poussé sur cette centrale qui est davantage exposé à la chaleur.

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2.2. Les freins

2.2.1. Généralités sur les freins Les freins électromagnétiques embarqués sur les ponts sont ouverts lorsque qu’un courant passe dans la bobine de frein. En cas de coupure de courant (mise en stationnement), les freins se ferment instantanément.

Pour ouvrir le frein, un courant d’appel alimente la bobine pendant quelques secondes, l’intensité maximum n’est fourni que pendant une seconde ensuite on passe à un seuil d’économie pour maintenir la pince ouverte.

Les pinces de freins de sécurité sont positionnées sur les tambours de levage. Chaque tambour est équipé de 2 freins de sécurité, les freins de fonctionnement sont positionnés entre le moteur et le réducteur sur la chaine de transmission de puissance, ce qui permet de réduire les efforts de pincement (moins de couple en début de la ligne d’arbre). Les deux photos ci-dessous représentent le tambour et un frein de sécurité.

Figure 22 : Système de freinage pont 709

Le principe de fonctionnement d’un frein électromagnétique est basé par un effort induit par un courant dans une bobine.

Figure 23 : Schéma cinématique simplifié

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Pour la maintenance, les deux valeurs du courant correspondantes aux deux discontinuités sur la courbe ci-après sont importantes. Elles correspondent respectivement à l’ouverture et la fermeture des freins.

Figure 24 : Intensité dans la bobine de frein

2.2.2. Définition du projet Le but de l’étude est de concevoir un outil d’assistance pour la maintenance des freins. L’outil doit intégrer une partie mesure (électrique et mécanique), une partie commande et une partie traitement.


Phase initiale

Le projet m’a été présenté lors d’une réunion avec mon tuteur, ce dernier m’a fourni les documents nécessaires à la compréhension générale des freins électromagnétiques (plans, schéma cinématique et documents constructeurs).

Une réunion d’environ deux heures avec un ancien responsable de la maintenance des freins de sécurité et une intervention avec l’actuel responsable, sur banc d’essai, m’a permis d’approfondir les détails non indiqués par les documents constructeurs, qui sont liés à la maintenance. Leurs expériences des différentes pannes pouvant arriver sur les freins m’a permis de cibler les mesures à effectuer et d’élaborer, en grande partie, l’aide au diagnostic.

La réalisation de l’appareillage de mesure sera réalisée par une entreprise sous-traitante, Mesura est un contact de la Cellule Etude Projet cependant d’autres entreprises devront être démarchées. J’ai donc dans un premier temps recherché par l’intermédiaire des autres services d’Arcelor leurs fournisseurs pour le type de produit que je devais concevoir.


Après l’étude du fonctionnement du frein, la première phase du projet a donc été la conception de la structure générale du système à mettre en œuvre pour élaborer l’outil de maintenance. La structure retenue est une prise de mesure mécanique et électrique, qui doit pouvoir être réalisée de manière autonome ou intégrée au système, reliée à un boitier de commande et un système d’acquisition pour enfin aboutir à un logiciel de diagnostic et de suivis des paramètres essentiels au bon fonctionnement. L’architecture générale retenue pour ce projet suite à une première analyse avec le responsable des freins est représentée ci-dessous.

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Figure 25 : Architecture du projet

Le but de l’instrumentation mécanique est de mesurer l’effort de pincement à l’aide de jauge de contrainte et l’entrefer entre les armatures. Le but de l’instrumentation électrique est de mesurer deux intensités différentes, deux résistances et de contrôler la réponse d’un capteur.

L’élaboration d’un cahier des charges (CDC) détaillée a été la suite logique à cette première phase. J’ai élaboré le CDC avec les documents constructeurs des freins en faisant une synthèse afin que les appareils de mesures puissent être adaptés à tous les types de freins sur lesquels l’outil doit fonctionner. J’ai structuré le CDC avec une mise en situation puis un listing des caractéristiques techniques essentielles à l’élaboration du projet. Lors de la rédaction du CDC, j’ai pris soin de mettre en relief les points importants tels que l’objectif de chaque outil du projet et le lien avec les autres organes du système.

La seconde phase du projet a été de contacter Mesura pour organiser une réunion afin de leur présenter le projet et cibler le domaine de compétence. Au vue d’une première réunion, il a été décidé de scinder le projet en deux, la conception et la réalisation de l’outil de maintenance sont effectuées en deux temps pour des raisons de délai financier. Les fonds nécessaires à la globalité du projet ne sont pas disponibles. De plus, les mesures électriques et mécaniques doivent pouvoir être faites rapidement et les outils développés pour effectuer ces mesures doivent avoir la particularité de fonctionner de manière autonome ou intégré au reste du système. Ils sont donc indépendants du reste du projet et peuvent être fabriqués avant, seules les interfaces pour les deux modes de fonctionnement doivent être prévus lors de la réalisation.

A la fin de la réunion avec Mesura, un nouveau rendez vous a été fixé quelques jours plus tard pour faire un point sur la faisabilité de chaque partie du projet, sachant que la contrainte la plus exigente est l’épaisseur des plaquettes dans laquelle les jauges de contrainte devront être intégrées.

Lors de la réunion suivante, Mesura nous a fourni un devis très approximatif d’environ 22 000 € et nous a fait part de ces contraintes de faisabilité. Lors de la réunion, plusieurs solutions ont été apportées et j’ai du intégrer les changements dans le cahier des charges. Plusieurs réunions du même type ont été faites lors de l’élaboration du cahier des charges pour les différentes partie de l’étude. L’intérêt des réunions a permis l’élaboration du cahier des charges en relation avec le fournisseur, bien sûr ceci a été possible grâce à l’implantation de la société Mesura sur le site

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d’Arcelor et sa position particulière (consultation unique, pas d’autre fournisseur envisagé par l’EMA).

Lors de l’élaboration du projet, j’ai assuré le suivi de l’étude de faisabilité, j’ai donc dû recueillir les informations nécessaires pour Mesura et me tenir informé de l’état d’avancement du projet. Il est nécessaire de montrer un grand intérêt à la réalisation du projet pour que le sous traitant ne vous passe pas en second plan, le fait de s’informer de l’état d’avancement montre un gage d’intérêt et permet de maintenir la pression au niveau délai afin qu’il soit respecté.

Phase terminale

Le CDC aboutissant sur un outil de diagnostic réalisable, j’ai réunie Mesura et le responsable de la zone pont pour finaliser mon projet. Cette dernière réunion a abouti au lancement de la première partie de l’appareillage de mesure sous réserve du devis détaillé fournis par Mesura suite à la consultation du CDC.

(Annexe 9 : Extrait du cahier des charges projet 2)

2.2.4. Particularité d’un projet brevetable Cet outil permet de contrôler les différentes caractéristiques pour déceler les pannes dans le cadre d’une maintenance préventive sans démonter le frein, ce qui réduit le temps d’intervention lors des arrêts de maintenance. De plus, il intègre une aide au diagnostic et apporte un suivi sur les paramètres caractéristiques des freins.

Les freins étant de conception SIME, ils sont utilisés par d’autres industriels qu’Arcelor, L’outil de maintenance que j’ai élaboré, par l’intermédiaire de l’entreprise Mesura, en interne, va donc faire l’objet d’un brevet.

Lors de la recherche d’information, de l’élaboration du cahier des charges et de la conception, il est parfois difficile de ne pas dévoiler trop de renseignements. Pour la réalisation du projet, j’ai dû rechercher d’autres fournisseurs que Mesura afin d’avoir plusieurs devis. Dans un projet quelconque, il est utile de donner un maximum de renseignements pour être aiguillé au mieux dans nos recherches, mais dans le cadre de ce projet, il est nécessaire de trouver un compromis entre ce que l’on peut dire et ne pas dire. Cependant, une demande d’information doit rester crédible pour l’interlocuteur, s’il ressent que vous ne savez pas ce que vous voulez, il vous demandera toujours plus de précision. Lors des rendez vous, j’ai donc dû rester assez vague et très général sur la finalité et le contenu du système que je devais développer.

N’ayant pas eu de réponse de la part des services Arcelor prévu à cet effet il m’a été demandé de ne pas poursuivre dans mes recherches, Mesura est donc le seul fournisseur consulté pour le projet.

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2.3. Le pont roulant

2.3.1. Généralités sur le pont Le pont roulant, sur lequel mon troisième sujet est élaboré, est le pont 304-710. Ce pont est en fonctionnement depuis plusieurs années (1975) et le pont 304-709 dont il est question pour les centrales hydrauliques est son successeur. Ce pont roulant est chargé de récupérer les poches qui sortent de l’affinage (métallurgie en poche) et de les amener à la coulée continue.

Afin de suivre l’augmentation de production, le 710 a été surclassé en 1977 et 1986. Un allègement du palonnier de 15 tonnes a permis une augmentation de la charge de levage qui est actuellement de 490 tonnes.

Figure 26 : Pont 304-710 en fonctionnement

2.3.2. Définition du projet Le 710 n’étant pas en fin de vie, une étude pour évaluer sa tenue mécanique doit être faite. L’objectif de mon projet est de coordonner l’étude : d’élaborer le nouveau besoin, de faire l’inventaire de l’état mécanique du pont et de suivre les calculs menés en externe.

Lors de ce troisième projet, je devrais étudier la faisabilité du surclassement. Après une recherche historique de l’activité du pont, un bureau d’étude sous traitant évalue les différentes éventualités et les différents organes du pont à mettre en conformité.


Phase initiale

L’étude mécanique doit prendre en considération l’activité passée du pont. Un pont roulant est initialement prévu pour un nombre de cycles de fonctionnement à une charge donnée (tenue à la fatigue). Le pont ne servant plus que lors des arrêts du 709, son activité est fortement réduite, mais sa charge de levage doit être rehaussée pour respecter celle du nouveau pont.

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De ce fait, la première phase du projet a été de collecter les documents permettant d’établir l’historique mécanique du pont pour intégrer les cycles passés et son état de fatigue dans la note de calcul. Compte tenu des cycles effectués, de son état mécanique et des nouvelles conditions de fonctionnement, la note de calcul déterminera la nouvelle durée de vie du pont.

Je me suis procuré l’historique des contrôles de l’état mécanique dans le bureau de la zone pont, chez Endel (chargé de la maintenance) et sur la base d’archivage papier ou informatique interne à Arcelor. Etant donné l’âge de certains documents tels que les notes de calculs de 1974, 1986 ou même 1998, les documents sont consignés et ne peuvent pas sortir de leur emplacement, quand on les retrouve. L’archivage informatique n’étant pas toujours fait pour les vieux documents.

Le principe de base du projet est le changement de classe du pont dû à un nouveau besoin d’utilisation. Suivant la classe du pont, la norme prévoit des coefficients de sécurité à appliquer lors de la note de calcul. Un sur classement modifie donc la durée de vie du pont.

La FEM70, Fédération Européenne de la Manutention, a été la base pour les notes de calcul précédentes sur le pont 710. J’ai dû m’imprégner de cette norme afin de définir la classe du pont, la conduite des calculs et les nouveaux coefficients de sécurité (calcul à la fatigue, vérification des contraintes maxi…).


La première phase de développement du projet a donc été la synthèse des notes de calculs et des contrôles d’entretien afin d’élaborer un document rapide à lire et regroupant les principales évolutions à prendre en compte dans la note de calcul du surclassement du pont 710. Pour faciliter la lecture du document, j’ai synthétisé les historiques sous forme de tableau, de schéma et de listing.

La seconde étape fut la détermination du nouveau besoin. Etant donné l’utilisation future du pont, remplacement du 709 lors des arrêts de maintenance, sa capacité de levage devra s’aligner sur celle du 710. Son utilisation sera temporaire avec de long arrêt entre les mises en fonctionnement. Lors de son activité le pont effectue 3 types de cycles à raison de 145 cycles par an. De ces données sur le spectre d’utilisation journalière du pont 304-710, j’ai déterminé la classe de chaque partie du pont (ossature, levage, translation, direction…) en fonction des recommandations de la FEM. L’utilisation de la norme demande une bonne connaissance de son besoin car de nombreux cas sont décrit et il est possible de s’y perdre si on oublie ce que l’on cible. Une fois que l’on a bien définie son besoin et qu’on le retrouve dans la norme, cette dernière définie une procédure à suivre par des calculs de coefficients afin de déterminer la classe du mécanisme étudié. Ces classes permettent de déterminer des catégories de mécanisme et donc tous les coefficients de sécurité à appliquer lors de la note de calcul.

Lors de la synthèse de l’historique je me suis renseigné sur les possibilités d’un nouveau surclassement pour le pont à 515 tonnes. Les responsables de la zone pont étaient septiques sur un nouveau surclassement du fait des limites révélées lors du dernier surclassement de 1998 à 505 tonnes qui correspond à une charge nominale supérieure de 17% de la charge initiale de 1974. Lors de la discussion, il nous a paru important de considérer une alternative au surclassement : une nouvelle conception du palonnier basée sur celle du nouveau pont 709. L’architecture du palonnier permet une forte réduction de sa masse du fait de l’alignement des tambours et des crochets de levage. Cette géométrie minimise les sollicitations de flexion dans la poutre palonnier et donc la taille de la poutre. Il s’est avéré que le pont 710 ne pouvait pas adopter cette géométrie du fait de sa base de conception (impossibilité d’aligner les tambours sous les crochets et distance entre crochets fixée par les poches utilisées).

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Avant d’approfondir le projet, je me suis assuré que les remarques faites lors des surclassements précédents avaient bien été prises en compte et que les modifications sur les ponts avaient été réalisées.

Une fois l’historique, la définition du besoin, la détermination des classes sur chaque partie du pont et les notifications pour la conduite de la note de calculs (points de la FEM sur lesquels le calcul doit être élaboré) sont synthétisés, j’ai provoqué une réunion pour faire valider mon travail par mon tuteur de stage et ensuite lancer l’étude dans un bureau de calcul externe à Arcelor. Lors de cette réunion j’ai résumé ma démarche et j’ai exposé mon estimation de la faisabilité d’un nouveau surclassement à 515 tonnes pour le pont 710, construit en 1975 pour une capacité de 410 tonnes.

Lors du dernier surclassement à 505 tonnes, les moteurs de levage sont apparus comme un des points critiques de la note de calcul avec une utilisation à 2 % de plus que le couple nominal des moteurs. Les autres points critiques portés sur des contraintes trop importantes. Le changement de classe permettait une augmentation des contraintes admissibles de 25% pour les mécanismes et 12% pour l’ossature, par contre cela n’a aucune incidence sur le couple nécessaire pour lever la charge. Il apparaissait donc évident que l’investissement de base à prévoir avant toute poursuite du projet de surclassement était au moins le remplacement des quatre moteurs de levage. Une étude parallèle sur la capacité m’a permis de conclure qu’une charge de 505 tonnes permettait de ne pas stopper la production de l’aciérie lors des arrêts de maintenance sur le pont 709, le 710 à 505 tonnes peut le substituer mais il est utilisé à charge maxi.

En conclusion au vue de l’investissement minimum (moteurs et étude Notes de calculs), j’ai conclu avec mon tuteur qu’il n’était pas nécessaire de surclasser le pont.

Phase terminale

A cette phase du projet il ne restait plus qu’à lancer la note de calcul auprès d’un bureau d’étude spécialisé et suivre son état d’avancement. Cependant suite à la décision de ne pas poursuivre l’étude, j’ai du finaliser le projet en établissant un dossier permettant à l’avenir de justifier le non surclassement du pont 710 à plus de 505 tonnes.

Ce dossier comporte en particulier :

o le document que j’ai établi lors de mon projet ;

o les prévisions à 505 tonnes ;

o la réglementation sur laquelle est construit le pont roulant ;

o la certification à 500 tonnes, celle à 505t n’étant pas encore faite ;

o un document de synthèse indiquant clairement l’investissement minimum à prévoir pour un prochain sur classement.

(Annexe 10 : Synthèse du projet 3)

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2.4. Fosses sous convertisseurs (CV)

2.4.1. Généralités sur les fosses Les halles de l’aciérie sont reliées par des rails pour le transport des poches d’acier, entre ces rails une fosse permet de récupérer les pertes de matière et déchets. Très sollicité thermiquement, les fosses sous CV présentent des déformations dues à la dilatation et une corrosion de poutre en I.

Lors de la coulée en poches, des déchets (alliages, scrape, laitier...) se logent dans les fosses. Pendantle nettoyage des fonds de poches, certaines brames sont déplacées et bloquent le passage, elles sont alors enlevées et le béton n’est plus protégé, le contact direct avec l’acier liquide fissure le béton et une infiltration peut être possible jusqu’au HEB 500.

Figure 27 : Schématisation de la fosse

2.4.2. Définition du projet Suite à un affaissement des rails sous CV, lors de l’intervention de maintenance des fosses, les techniciens ont constaté la corrosion et le voilement de l’âme des poutres HEB500.

Le projet est de rénover les fosses sous CV en apportant des améliorations grâce au benchmark réalisé dans les usines de Florange et Dunkerque. Mon objectif est de lancer l’affaire et d’élaborer un dossier (état des lieux, benchmark, adaptation pour le site de FOS) pour la conduite de l’étude et la réalisation en septembre 2007.

2.4.3. Déroulement du projet La première phase du projet a été d’établir un dossier regroupant tous les plans de génie civil de l’installation, en parallèle j’ai pris contact avec les responsables génie civil du site. Suite à cette phase, j’ai déclenché une réunion pour avoir un premier contact avec l’ensemble des intervenants et lancer officiellement l’affaire.

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Lors de la réunion, nous avons abordé les tâches à mettre en œuvre pour la réalisation du projet, nous avons pris connaissance de la solution adoptée à Dunkerque et envisagé les adaptations que l’on doit prévoir pour réaliser cette solution ou l’améliorer. A la fin de la réunion, j’ai défini les objectifs jusqu'à la prochaine réunion et j’ai rédigé un compte rendu de réunion avec rappel des objectifs.

Les membres du génie civil ont continué le benchmark auprès des usines. Ils étaient aussi chargés de prévoir les adaptations pour appliquer une solution viable inspirée des autres usines.

(Annexe 11 : Comparatif Fos/Dunkerque)

J’ai ensuite provoqué une réunion pour informer mon successeur dans ce projet de l’avancement de l’étude et des adaptations envisagées par le génie civil. Lors de cette réunion nous avons défini la portée des travaux et les tâches que chacun devait réaliser.

J’ai finalisé le lancement d’affaire en regroupant l’ensemble des documents recueillis pour définir les tâches et le planning d’avancement des travaux.

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2.5. Système Agellys

2.5.1. Généralités sur l’étude Chaque usine du groupe est désignée pour mettre en œuvre un ou des procédés innovants élaborés par le département R&D, à la suite des tests industriels certaines des innovations seront implantées dans les autres usines du groupe ; l’usine qui a participé à l’implantation d’une innovation devient pilote pour les autres usines, elle doit assurer un retour d’expérience et partager ses connaissances sur le système. Cette méthode d’implantation des nouveaux procédés permet de tester plusieurs systèmes dans un temps optimal sans trop perturber la production. En effet, un système peut être très bénéfique en terme de production mais il peut aussi dans d’autres cas être catastrophique s’il n’est pas fiable et requiert des arrêts de maintenance.

Le projet d’innovation qui doit être implanté dans l’aciérie du site de FOS est un système basé au niveau des convertisseurs permettant de mesurer le niveau d’alliage et la présence de laitier. La finalité du projet étant un asservissement de la lance à oxygène et un contrôle du non déversement.

Figure 28 : Système Agellys

2.5.2. Définition du projet Le système Agellys fait suite à un plan d’innovation fait au département R&D du groupe Arcelor. La phase actuelle du plan d’innovation étant l’implantation et les tests en situation industrielle, mon projet est l’étude de la faisabilité des différentes solutions techniques d’implantation et l’élaboration d’un comparatif technico-économique.

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Phase initiale

Le projet d’implantation du système Agellys se situe au dessus des convertisseurs de l’aciérie au niveau de la hotte comme le décrit le schéma ci dessous.

Figure 29 : Deux implantations éventuelles

La première solution serait d’implanter le système au niveau du clapet de la sub lance. A première vue cette solution semble la plus viable autant au point de vue technique qu’économique mais un encombrement restreint peut être l’un des facteurs limitant.

La seconde solution serait d’implanter le système sur la hotte du convertisseur en créant un orifice dans la hotte et un support pour accueillir le système Agellys. Cette solution bien que moins contraignante pour le système au niveau mécanique (durée de vie) peut s’avérer plus couteuse aussi bien au niveau implantation que maintenance de la hotte et du système.

La première étape a été de prendre contact avec le fournisseur du système et de lui demander les plans d’ensemble pour avoir l’encombrement et le mode de fixation.

En parallèle, j’ai du me procurer les plans des installations de la zone concernée afin de faire mon étude d’implantation.


La première phase de l’étude a été de vérifier l’encombrement et de prévoir les modifications a apporté dans le cas d’un espace trop faible. Comme le montre le schéma en annexes, j’ai utilisé les cotes des plans, préalablement vérifiées sur site pour s’assurer de leur conformité, et les renseignements fournis par le fournisseur pour évaluer l’encombrement.

L’implantation du système, en utilisant la solution 1, nécessite le rehaussement des pinces de décrassage et des modifications dans la trajectoire de la sub lance. Pour la solution 2, le planché du chariot porte hotte doit être modifié et l’accessibilité au système réduite.

La seconde phase a été une visite sur site pour évaluer l’environnement dans lequel le système va être utilisé. Suite à cette visite de l’installation avec un ingénieur de la zone, j’ai pu caractériser

Chariot porte hotte

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l’environnement de fonctionnement et les tendances sur les deux solutions envisagées. Les flammes, les hautes températures, une atmosphère poussiéreuse avec une épaisse fumée noire sont les contraintes majeures de l’installation. De ce fait la solution 1 semble la plus appropriée pour les opérations de maintenance. En effet la solution 2 semblait favorable pour la durée de vie du système car il est fixe cependant du fait qu’il soit plus prés du bain liquide, les contraintes thermiques sont accentués. De plus, la position est très exposé aux chutes de résidus lors des opérations de nettoyage du site. La position amovible du clapet favorise la maintenance grâce à un temps d’intervention considérablement réduit.

Une fois la solution retenue et l’évaluation des contraintes et possibilités du site, j’ai organisé un rendez vous avec le responsable de la zone ou sera implanter le système pour aborder la solution envisagée et les contraintes liées au site. L’objectif de cette réunion est de valider une implantation et de soulever les contraintes de l’environnement (résistance à la température, aux flammes, répétitivité des mesures, capacités des mesures avec fumées, résistances aux chocs…) afin de préparer la réunion avec le fournisseur Agellis.

(Annexe 12 : Implantation sur le clapet sub lance - solution 1)

Phase terminale

La phase finale de ce projet a été de transmettre mon travail à mon successeur sur l’affaire. Cette tâche requière beaucoup de soin pour que mon travail puisse être utilisé. De ce fait, un document clair est nécessaire et une réunion de mise au point a été organisée pour finaliser mon projet et transmettre le maximum d’information possible.

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CONCLUSION

Ce stage, au travers des nombreuses facettes de l’entretien mécanique de l’aciérie (EMA), fut, en

définitive, une expérience extrêmement enrichissante. En effet, j’ai pu participer et assister à

l’activité quotidienne de l’EMA tout en me consacrant sur la conduite des cinq projets qui m’ont

été confiés.

J’ai aussi pu me rendre compte de la diversité des tâches qui peuvent incomber à un ingénieur, qui

ne doit pas se limiter à des connaissances purement technique mais également managériale et

sociale. Ainsi, les aspects étude de faisabilité et conduite de projet du métier ont étés également

pour moi, en plus d’une découverte, un enseignement profitable pour l’avenir.

J’ai aussi énormément appris en côtoyant de nombreuses personnes, de différentes professions et

différents milieux, aussi bien au niveau technique qu’humain. L’élaboration de projet en bureau

d’étude, leur étude de faisabilité et l’aspect concret des installations, leur environnement ont eux

aussi été très formateur, m’apportant, d’une part, une approche plus rationnelle sur les contraintes

et exigences d’un projet en phase de réalisation, et d’autre part, la volonté, au cours de ma vie

professionnelle, d’intégrer dès la conception les phases de production et de maintenance.

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3. Table des figures

Figure 1 : Formation d'Arcelor 5

Figure 2 : Parc à brames 6

Figure 3 : Stock de bobines 6

Figure 4 : Palplanches 6

Figure 5 : Stockage des poutres 6

Figure 6 : Chiffre d'affaires 7

Figure 7 : Implantation Arcelor 8

Figure 8 : Photo aérienne du site de Fos 9

Figure 9 : Site de Fos – Installation 10

Figure 10 : Fabrication de la fonte - hauts fourneaux 11

Figure 11 : Désulfurisation 11

Figure 12 : Poche à fonte 11

Figure 13 : Vers le décrassage et l'enfournement 11

Figure 14 : Convertisseur 12

Figure 15 : Coulée continue 12

Figure 16 : Etapes de laminage 13

Figure 17 : Vue générale pont 709 14

Figure 18 : Photos pont 709 14

Figure 19 : Centrale hydraulique 17

Figure 20 : Centrale hydraulique sur site pont 709 20

Figure 21 : Banc d'essai atelier - Coffret sur châssis 21

Figure 22 : Système de freinage pont 709 24

Figure 23 : Schéma cinématique simplifié 24

Figure 24 : Intensité dans la bobine de frein 25

Figure 25 : Architecture du projet 26

Figure 26 : Pont 304-710 en fonctionnement 28

Figure 27 : Schématisation de la fosse 31

Figure 28 : Système Agellys 33

Figure 29 : Deux implantations éventuelles 34

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4. Annexes

Annexe 1 : La fabrication de l'acier illustrée 2 Annexe 2 : Formation sécurité 6 Annexe 3 : Attestation sécurité 6 Annexe 4 : Inspection Planifiée de Sécurité 7 Annexe 5 : Extraits du document relatif au projet 1 8 Annexe 6 : Exemple de leçon ponctuelle 11 Annexe 7 : Exemple de rapport d'anomalie 13 Annexe 8 : Exemple de compte rendu d'intervention 15 Annexe 9 : Extrait du cahier des charges projet 2 17 Annexe 10 : Synthèse du projet 3 18 Annexe 11 : Comparatif Fos/Dunkerque 21 Annexe 12 : Implantation sur le clapet sub lance (solution 1) 22

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Annexe 1 : La fabrication de l'acier illustrée Quai minéralier : Les bateaux remplis de minéraux sont déchargés par des trains à bande automatisé et stockés en tas, pour minimiser la perte de minerai du au vent marin, ils sont laqués.

Cokerie : Le charbon est transformé en coke à la cokerie pour favoriser sa combustion et l’évacuation des gaz dans les hauts fourneaux.

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Hauts fourneaux : Le coke et les minéraux agglomérés sont placés dans les hauts fourneaux pour fabriquer de la fonte et du laitier. Ce dernier étant recyclé dans la production de ciment.

Aciérie : La fonte sortant des hauts fourneaux passe par la désulfurisation puis un décrassage pour enlever toutes les impuretés est effectué avant l’enfournement et l’addition de ferraille provenant du recyclage. Dans le convertisseur la fonte est transformée en acier puis la métallurgie en poche permet de fabriquer les nuances d’acier.

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Au sein de l’aciérie la coulée continue permet de fabriquer des brames, leurs largeurs sont constantes l’épaisseur et la longueur dépendent de la bobine qui va en découler.

Laminoir : Au laminoir les brames sont chauffées puis laminées pour former des bobines d’acier plat. La brame passe dans les dégrossisseurs, les finisseurs puis à l’enrouleuse.

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Expédition & logistiques : Une fois sorties du laminoir les bobines sont conditionnées puis expédiées soit par bateaux, par trains ou camions. Les voies maritimes restent les plus utilisées du fait de leur importantes capacités de tonnages.

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Annexe 2 : Formation sécurité

Annexe 3 : Attestation sécurité

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Annexe 4 : Inspection Planifiée de Sécurité

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Annexe 5 : Extraits du document relatif au projet 1

o Les deux extrait ci-dessus est une partie de l’analyse fonctionnelle permettant le repérage et la compréhension générale de la centrale.

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o Les extraits montrent des points mis en relief pour alerter le lecteur. Les remarques sur l’environnement et la sécurité on été indiquées comme ci dessous.

o Les deux extraits suivant sont des procédures issues des test sur banc d’essai de la maintenance préventive.

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Annexe 6 : Exemple de leçon ponctuelle

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Annexe 7 : Exemple de rapport d'anomalie

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Annexe 8 : Exemple de compte rendu d'intervention

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Annexe 9 : Extrait du cahier des charges projet 2

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Annexe 10 : Synthèse du projet 3

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Annexe 11 : Comparatif Fos/Dunkerque

Les principales différences sont issues des fondations très différentes entre les sites qui obligent Fos à un renforcement par des poutres métalliques. A Dunkerque, pour renforcer la protection du béton de la fosse, des tyrans ont été mis en place pour maintenir les brames latérales et le fond de la fosse est composé de brames de poutre et de béton. Solution du site de Fos

Solution du site de Dunkerque

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Annexe 12 : Implantation sur le clapet sub lance (solution 1) Extrait de l’étude d’encombrement du système Agellis

Extrait de l’étude mécanique de l’actionneur du clapet

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STAGE ASSISTANT NGENIEUR - …lombardguillaume.free.fr/cv/Stage_Arcelor_Rapport.pdf · Stage assistant ingénieur – G. Lombard, Ensam REMERCIEMENTS ... tonnes, en progression de