Brevet FR2010791A1 — publié le 19700220

' 2010791 La présente invention concerne un procédé de fabrication de rouleaux massifs, par exemple des rouleaux pour travailler le métal, dans lesquels une enveloppe cylindrique constituant la surface de travail du rouleau est coulée tout d'abord par centrifugation dans 5 un moule cylindrique horizontal présentant des plaques d'extrémité amovibles et, dès que l'enveloppe s'est solidifiée, les plaques d'extrémité sont enlevées, le moule contenant l'enveloppe cylindrique solidifiée chaude est monté entre deux moules de tourillons pour former un moule complet, et un métal ayant une composition ap-10 propriée est coulé dans le moule de manière à obtenir une âme massive qui est liée métallurgiquement à l'enveloppe creuse et qui présente des tourillons solidaires s'étendant au-delà de 1'enveloppe cylindrique. Dans la fabrication des rouleaux, il est nécessaire d8 obtenir 15 une surface de travail appropriée pour l'application voulue et une âme interne comprenant des tourillons et qui est tenace et usinable0 Dans la fabrication d'un tel rouleau, il est souhaitable que la surface de travail soit en une première composition et que l'âme soit en une seconde composition, pour garantir une bonne liaison 20 métallurgique entre les deux compositions, pour obtenir une surface de travail dense ayant une épaisseur et des propriétés uniformes pour que les deux compositions ne se mélangent pas d'une façon importante et pour utiliser des quantités minimales du métal dans le procédé. 25 On sait que des rouleaux présentant deux couches distinctes peuvent être coulés par centrifugation» Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2 008 196 décrit la coulée de rouleaux dans un moule vertical, cependant les dimensions limitées et les diverses difficultés techniques associées à la coulée verticale la rendent .indé-30 sirable pour couler des rouleaux. D'autre part, avec la coulée centrifuge horizontale, il n'est pas possible de remplir entièrement la cavité, de sorte qu'il est nécessaire de soulever le moule en position verticale afin de le remplir entièrement pour obtenir une âme massive. Dans les procédés 35 connus, les tourillons du rouleau sont formés soit en découpant la couche superficielle dure à partir des extrémités d'ime pièce coulée cylindrique de diamètre uniforme, soit en prévoyant des garnitures de sable de contact aux extrémités du moule cylindrique pour BAD ORIGINAL 69 -1959-3 2 2010791 réduire le diamètre des parties d'extrémité,' Dans le premier cas,,, une quantité en excès du métal doit être tout d'âbord coulée et ensuite enlevée par usinage, tandis que dans le second cas, on doit utiliser un moule de grandes dimensions pour l'opération centrifuge. 5 Dans tous les procédés connus de coulée par centrifugation, le moule placé sur le dispositif de rotation est suffisamment long pour produire une pièce coulée ayant une longueur au moins aussi grande que le rouleau à coulér» y compris les portées de la surface de travail, c'est-à-dire les tourillons et les trèfles. Le procédé 10 ci® coulé® par centrifugati on est avantageux du fait qu'il permet la coulée d3une surface de travail d'une épaisseur uniforme et d'une grande densité, mais en ce qui concerne l'âme massive, ainsi que les tourillons, il n8est pas indispensable d'utiliser une coulée par centrifugation. Il est inutile d'utiliser des moules centrifuges de 15 si grandes dimensions et de charger un appareil de rotation avec un aoule suffisamment grand pour fabriquer un rouleau complet,lorsque le fait de ne couler par centrifugation que la surface de travail du rouleau procure un avantage. La présente invention fournit un procédé pour la coulée de 20 rouleaux présentant une surface de travail en une composition et • nne âme massive en une seconde composition. Une enveloppe cylindrique Bonstituant la surface ds travail du rouleau est coulée par centrifugation dans un raoule horizontal présentant des plaques d'extrémité ■^movTûles, ensuite, dès que 18enveloppe s'est solidifiée et pendant 25 qu'elle est..encore chaude» les plaques d'extrémité sont enlevées, le moule centrifuge est monté entre deux coules de tourillons et 1 'êiiie massive du rouleau est coulée en position statique,en remplissant • la cavité ainsi formée du taoule avec un métal fondu. — • D4 autres, caractéristiques de 18 invention re'ssortiroût de la 3C description eui -ira., suivre 5 faite en regard des dessins âhnëxésy et 'loaiaant à titre explicatif, mais nullement limitatifune formé "de idéalisation, .de .la intention». " . Sur. ces dessins s . ' H •'* la figure 1 est uns coupe transversale d'un moule centtfi-fugsco&teaant une enveloppe cylindrique qui doit constituer la surface de travail, et qui doit être utilisée dans la'fabrication îi'iK rotîlî-^u à ûa® aassive présentant des prolongementà formant des toupillons § SAS ORIGINAL 69 19593 3 2010791 la figure 2 est une coupe transversale d'un moule de coulée par centrifugation contenant une enveloppe cylindrique qui forme la surface de travail à l'intérieur de laquelle une couche d'une seconde composition est liée métallurgiquement; 5 la figure 3 est une coupe transversale d'un moule de coulée d'un rouleau à alimentation en remonte sur laquelle le moule de coulée par centrifugation de la figure 1 est intercalé entre des moules de tourillons supérieur et inférieur, le moule inférieur étant muni d'un tube d'alimentation; et 10 la figure 4 est une couge transversale d'un moule de coulée d'un rouleau à alimentation en/cîirecte, sur laquelle le moule de coulée centrifuge de la figure 2 est intercalé entre des moules de tourillons inférieur et supérieur, le moule supérieur présentant un bassin de coulée comportant un tamis inférieur. 15 Sur la figure 1, des rouleaux de rotation 1 supportent et font tourner un moule centrifuge 2 qui présente un alésage 3 de longueur et de diamètre appropriés pour former la surface de travail du moule, compte tenu des tolérances d'usinage. Chaque extrémité du moule est fraisée pour former des parties de plus grandes dimensions 4 et 5 20 destinées à recevoir des bagues d'extrémité 6 du moule pendant la coulée centrifuge, et ultérieurement des moules de tourillons. Les bagues d'extrémité sont fixées en place par n'importe quel moyen connu approprié, par exemple par des goujons enfoncés dans des trous radiaux percés dans la partie fraisée du moule, le moule centrifuge 25 représenté comporte une bande circonférentielle 7 présentant des évidements diamétralement opposés 8 et 9,dans lesquels des tourillons peuvent être introduits lorsque le moule doit être enlevé et transféré jusqu'à un poste de moulage d'un rouleau (voir les tourillons 13 et 14 sur la figure 3). 30 L'enveloppe 10 est coulée par centrifugation d'une façon connue en un métal présentant les propriétés voulues pour la surface de travail du rouleau à fabriquer, et ayant une épaisseur suffisante pour donner l'épaisseur voulue au rouleau terminé, en tenant compte de toute refusion pendant la coulée de l'âme massive. De 35 préférence, un petit rebord 11 est formé à une extrémité de l'enveloppe pour garantir qu'elle ne glisse pas hors du moule lorsqu'on le met en position verticale et que le rebord 11 se trouve à l'extrémité supérieure. 69 19593 4 2010791 La figure 2 est identique à la figure 1 sous tous les rapports, excepté que l'enveloppe 10 présente une couche interne 12 d'une seconde composition, par exemple, la composition à utiliser pour l'âme du rouleau. Cette couche est coulée à l'instant correct après la 5 coulée de l'enveloppe 11 et dans les conditions correctes pour former une structure à deux métaux liés métallurgiquement, conformément aux processus connus. En coulant cette seconde couche par centrifugation, il se forme un coussin entre l'enveloppe et l'âme interne, et le mélange et la refusion de la couche de la surface de travail 10 peuvent être réglés avec précision et réduits au minimum. Egalement, il est souhaitable parfois d'appliquer une couche de flux à la surface interne de l'enveloppe coulée par centrifugation pour éviter une oxydation et faciliter la liaison avec le métal de l'âme. Dès que l'enveloppe 10 s'est refroidie à la température correcte, 15 la rotation du moule est interrompue, les bagues d'extrémité 5 sont enlevées du moule, les tourillons 13 et 14 sont placés dans les évidements 8 et 9, le moule est soulevé comme représenté sur la figure 3 et placé sur le moule de tourillon inférieur 15 qui est destiné à être introduit dans la fraisure 4. Le moule de tourillon in-20 férieur comprend un récipient métallique 16 dans lequel se trouve un moule de sable 17 pour former une cavité 18 ayant la forme voulue pour le tourillon du rouleau coulé. Si l'on utilise l'alimentation en remonte, un tube d'alimentation 19 est fixé au moule du tourillon inférieur. Dès que le moule 2 est en place, le moule 20 25 du tourillon supérieur, qui comprend un récipient métallique 21 et un garnissage de sable 22 formant une cavité 23 pour donner la forme voulue au tourillon coulé, est introduit dans la fraisure verticale 5. L'ensemble du moule est alors complet et le métal fondu de composition correcte est versé dans le tube d'alimentation 19 pour remplir 30 les cavités 18 et 23 et l'intérieur creux de l'enveloppe 10. Sur la figure 4, le moule centrifuge de la figure 2 est monté dans un ensemble de moule pour lequel on utilise une alimentation en chutçfàirecta. Dans cette disposition, un bassin d'alimentation ou de coulée 24 est placé sur un moule 20, et un tamis 25 est prévu de 35 préférence pour empêcher le laitier d'entrer dans le moule. Les procédés décrits peuvent être utilisés pour couler des rouleaux présentant de nombreuses combinaisons de matière différentes. Par exemple, un cylindre de laminoir en fonte en coquille et en fonte 69 19593 5 2010791 grise .ayant une surface de travail d'une longueur de 600 mm, un diamètre externe de 340 mm et deux tourillons cylindro-coniques d'une longueur de 600 mm et d'un diamètre variant de 200 à 150 mm, esi^fabriqué actuellement en coulant contre une coquille ou par 5 un procédé à double alimentation dans lequel une première composition est versée dans un moule et est ensuite recouverte d'une seconde composition après qu'une enveloppe de la première composition se soit solidifiée contre la coquille. Avec le présent procédé, on peut fabriquer un rouleau ou cylindre de qualité supérieure en cou-10 lant par centrifugation une enveloppe eh fonte blanche présentant une surface de travail venue de coulée d'une longueur de 600 mm, d'un et diamètre externe de 355 mm/ d'un diamètre interne de 270 mm, et comprenant 3,3$ de carbone, 0,4$ de silicium, 0,6$ de manganèse, 4,5$ de nickel, 1,5$ de chrome et 0,4$ de molybdène, et en coulant 15 à l'intérieur de l'enveloppe une âme présentant des tourillons et se composant de 3,0$ de carbone, de 1,5$ de silicium, de 0,5$ de nickel et de 0,5$ de chrome. L'enveloppe externe a une épaisseur et des propriétés physiques uniformes, du fait que l'épaisseur est réglée par la quantité de métal coulée, et que la composition peut être 20 choisie pour donner à l'enveloppe les propriétés voulues, sans avoir à tenir compte de la façon dont la composition se comporterait dans l'âme. Egalement, l'âme peut être en une composition qui garantit le degré voulu de ténacité et d'usinabilité. 69 19593 6 2010791 EEVEmUOATIOMS 1. Procédé de-coulée de rouleaux ou cylindres présentant une surface de travail en une première composition et une âme massive avec des prolongements en forme de tourillons en une seconde compo- 5 sition, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à monter un moule généralement cylindrique présentant des plaques d'extrémité amovibles dans une machine à couler par centrifugation, à couler par centrifugation une enveloppe de la première composition dans le moule cylindriquer l'enveloppe ayant un diamètre externe, une lon-10 gueur et une épaisseur appropriés pour former la surface de travail du rouleau, à enlever les plaques d'extrémité du moule lorsque l'enveloppe s'est solidifiée, à enlever le moule cylindrique contenant l'enveloppe de la machine à couler par centrifugation et à le monter entre deux moules de tourillons , et à remplir la cavité for-15 mée par les deux moules de tourillons et l'intérieur de l'enveloppe avec un métal de la seconde composition pour former une âme massive présentant des prolongements en forme de tourillons qui est liée métallurgiquement à l'enveloppe. ' ' 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une 20 seconde couche de métal est coulée par centrifugation à l'intérieur de l'enveloppe avant que les plaques d'extrémité soient enlevées. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule cylindrique est monté de façon que son axe longitudinal soit vertical, et en ce que le métal de l'âme massive est coulé par ali- 25 mentation en remonté.. „ - . . ... 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le Houle cylindrique est monté de façon que son axe longitudinal soit vertical, et e» ce. que le métal de" 1'.âme-massive est coulé par alimentation -en chute directe. ; 30 5® Procédé selon la revendication 1P caractérisé. en ce qu'une -.souche de flux est-,appliquée à la surface interne de l'enveloppe svasit ça© le Moule 'cylindrique soit enlevé-de; la machine à coulée par eeatrifugat'iono '- BAD oeio^At