Brevet FR2053148A1 — publié le 19710416

L'invention se rapporte à des cylindres et rouleaux spécialement destinés à. des installations de coulée continue, à des installations de façonnage de "barre de coulée continue, ainsi qu'à des laminoirs à chaud fonctionnant à faible vitesse. 5 lies cylindres et rouleaux sont utilisés, dans les instal lations de coulée continue et les installations de façonnage, aussi bien pour façonner que pour appuyer, extraire, plier et dresser des barres de coulée continue. Ils sont soumis à des contraintes particulières. En règle générale, la vitesse d'avancement ou de descen-10 te de barres de coulée, dans les installations de coulée continue ou les installations de façonnage de barre, est comprise entre environ 0,6 et 1,5 m/ma, Du même ordre de grandeur est la vitesse d'introduction de la matière à laminer dans un laminoir planétaire, en amont duquel sont installés des cylindres d'introduction. Qu'il 15 soit noté, à titre de comparaison que dans les installations de laminage à chaud traditionnelles, la matière à laminer traverse les cages à une vitesse comprise entre environ 30 et 600 m/mn. Les cylindres et rouleaux, dans les installations de coulée continue ou les installations de façonnage de barre, de même 20 que dans une cage d'introduction installée en amont d'un laminoir planétaire, sont donc beaucoup plus longtemps en contact avec la matière à laminer ou avec la barre, dont la température à la sufa-ce se tient entre 1000 et 1300° 0, que les rouleaux et cylindres dans d'autres installations de laminage. En exploitation ils sont 25 localement fortement surchauffés, et du fait du refroidissement nécessaire ils sont soumis à des changements de température. C'est pourquoi on exige pour de tels cylindres et rouleaux, à cCté d'une insensibilité à la formation de fissures et de rupturàs par les contraintes thermiques, une résistance suffisante avec une sensibi-30 lité à l'entaille la plus faible possible, ainsi qu'une résistance à l'usure suffisante. Jusqu'à présent, on a utilisé, pour la fabrication des rouleaux et cylindres d'entraînement et de dressement pour le façonnage de la barre de coulée, des aciers svec environ 0,4 à 0,7 % 35 C, 0,5 à 1,6 ^ Cr, 0,20 à 0,90 Mo et jusqu'à 0,40 % V. Des cylindres ayant dette composition type sont en eux-mêmes bien appropriés aux laminoirs à chaud, mais ne sont pas révélés satisfaisants pour l'utilisation dans des installations de coulée continue ou des installations de façonnage 9 avec leur utilisation dans de tel-40 les installations, on a constaté très rapidement de fortes criques BAD ORIGINAL 70 26747 2 2053148 à la surface et des ruptures, spécialement des ruptures continues au travers des tables de cylindres. la cause en est la contrainte d8un autre genre, mentionnée plus ïiaut, s*exerçant sur dé tels cylindres et rouleaux, qui n'était pas supprimée par tin refroidisse-5 ment intensif, mais au contraire même était aggravée. Des cylindres d'acier à. titre de carbone élevé sont sensibles à l1échauffement rapide et au brusque changement de température. L'invention se propose d'éviter les inconvénients et difficultés décrits, et a spécialement pour but la fabrication de 1 o cylindres et rouleaux, qui, utilisés dans des installations de coulée continue et des installations de façonnage de barre aussi bien que dans les laminoirs à chaud fonctionnant avec de faibles vitesses de laminage, présentent une stabilité et une durée de vie élevée, une grande résistance aux contraintes de flexion, une grande -] 5 résistance à l'usure et à la fissuration» Ce problème est résolu conformément à l'invention en ce que la table des cylindres ou rouleaux est formée d'un grand nombre de segments disposés lss uns à câté des autres avec un certain jeu, lesquels segmente présentent des prolongements en forme de languet— te, qui "s'introduisent dans des rainures de guidage de forme corres— ■ pondante prévuss sur le noyau des cylindres ou rouleaux. De préférence, les surfaces latérales des segments seront légèrement inslinées 11une vers l'autre, de telle sorte que les intervalles entre segments s '-élargissent vers la périphérie des cylin— O P ^ dres, en devenant légèrement coniques. Les prolongements du type languette sont constitués spécialement en forme de queue d'aronde» Les rainures peuvent être disposées à la surface du noyau des cylindres ou rouleaux, les uns à côté des autres, parallèlement ^0 l'axe des cylindres ou rouleaux et las rangées de segments séparées peuvent être maintenues, cnaeunes par un organe d'assemblage, par exemple un boulon? un anneau d© retenue enserrant le noyau des cylindres et rouleaux étant prévu pour immobiliser les segments, il est cependant également possible de disposer les rainures à la sur-55 face du noyau des cylindres ou roule au.?.: ? las unes "a côté des autres •suivant un tracé circulaire, ©t de prévoir, en travers, au moins une autre découpe, s'étendant' etar toute'la Itaigiaeiir de la "table de cylindre, et par laquelle oh&oxm. des seV-iïiairùa pausra être" introduit de ©Sté daîie la rainure et Êtâas la. EiSias ©ix pourra "introdui— 40 *®» après montage, une baguette de''rtàtss;uï:-j viûu.r Imaobilisc-r-" les BAD ORIGINAL 70 26747 3 2053148 segments. Suivant un type de réalisation préféré, les segments et le noyau des cylindres ou rouleaux sont constitués de matériaux différents. Dans ce cas les segments peuvent être préparés à partir 5 d'un matériau résistant à la chaleur et à l'usure, de préférence en acier résistant à la chaleur avec 0,15 à 0,30 fo C, 0,20 à 0,50 fo Si, 0,40 à 0,70 % Mn, max. 0,035 % P,max. 0,035 $ S, 0,50 à 3 Cr, et 0,40 à 1,0 ^ Mo, le cas échéant jusqu'à 1,5 % Nickel, et jusqu'à 0,5 % Vanadium, ainsi que jusqu'à 1 $ Tungstène, le reste : Fer. 10 Le noyau des cylindres ou rouleaux peut être préparé à partir d'un matériau de résistance élevée, qui puisse résister à des contraintes de flexion élevées, de préférence un acier avec 0,5 à 0,7% C, 0,2 à 0,6$ Si, 0,6 à 1 ,0fô Mh, le reste : 3fer. Le montage des cylindres et rouleaux conformes à l'inven-15 tion est expliqué de plus près d'après le dessin où — la figure 1 représente une. coupe longitudinale à travers un cylindre, — la figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne II— II de la figure 1 20 — la figure 3 est un extrait agrandi de la coupe longitu dinale suivant la figure 1. Les figures 4, 5» 6, donnent des représentations semblables avec un autre type de réalisation de l'invention, où — la figure 4 représente une coupe longitudinale à tra-25 vers la moitié supérieure d'un cylindre, — la figure 5 est une coupe verticale à travers un cylindre entier correspondant à la ligne V—V de la figure 4, en cours de montage, et — la figure 6 est une coupe identique V—V, après montage, le cylindre étant prêt à être utilisé. Dans la figure 1, on a représenté des rainures 2 fraisées dans la surface extérieure cylindrique du noyau de cylindré 1, situées parallèlement les unes à côté des autres, suivant une direction longitudinale. Ces rainures ont une section en queue d'aronde. Biles servent à reoevoir un grand nombre de segments 3, qui présen- 35 tent par dessous des prolongements en forme de queue d'aronde _qui s'adaptent aux rainures 2 comme des languettes. Les segments 3 peuvent être introduits dans les rainures 2 par leurs prolongements 4 ei^forme de languette, des deux côtés du cylindre, ainsi que les 40 flèches de la figure 1 l'indiquent. A peu près dans le milieu du BAD ORIGINAL 70 26747 4 2053148 cylindre, on a prévu une découpe 7 suivant le contour du cylindre pour recevoir un anneat^le retenue en deux parties 8, qui sert à immobiliser les segments 3. Cet anneau n'est pas nécessairement placé au milieu du cylindre, mais il peut se trouver en n'importe quel 5 endroit, par exemple au bord du cylindre. Chaque segment 3 comporte un trou 5, l'ensemble des trous formant, pour chaque rangée, un canal longitudinal où 'l'on passe un boulon 9 dès qu'une rangée de segments est placée, grâce aux boulons 9, chaque rangée de segments s ' forme un ensemble qui appuie sur l'anneau de retenue 8. Des deux 0 côtés de l'anneau 8 sont placés ses segments 3', qui présentent dans leur prolongement 4 un petit évidement en angle, pour recevoir l'anneau de retenue. Tous les segments peuvent également pré-èenter un tel évidement, auquel cas alors, une afet&e forme de segments est nécessaire pour toute la table de cylindre. 1 5 Dans la figure 1, le cylindre est représenté en cours de montage ; deux segments 3, 3'sont introduits dans la rainure «upé-rieure 2, venant de la gauche, la rainure inférieure est, suivant la représentation de la figure 1, déjà, complètement garnie de segments, ce qui montre l'état final, après le montage. Dans le >0 cylindre terminé il existe un jeu entré chaque segment et son voisin, et celà aussi bien dans la direction axiale qu'en suivant la • circonférence, de sorte que les segments peuvent,en cours d'exploitation, se dilater librement dans chaque direction. De ce fait, il ne peut pratiquement plus se produire de fissure ; si exceptionnel-25 lement des fissures devaient appar&itre, elles ne pourraient pas atteindre le noyau du cylindre ou rouleau { une rupture de la table de cylindre est donc exclue* Les surfaces latérales 6, 6' des segments voisins sont légèrement inclinées l'une vers l'autre, si bien que le jeu 16 en-30 tre deux segments est plus grand à la surface extérieure que contre le noyau. L'échauffement intense des cylindres ou rouleaux n'a d'influence, d'après l'expérience, que sur quelques centimètrès de la surface, si bien qu'avec cette conception des cylindres il est parfaitement tenu compte des exigences d'exploitation. L'importance 35 du jeu 16 se règle d'après la température à la surface et les dimensions des segments ; en règle générale, le jeu n'atteindra que quelques dixièmes de millimètre. Dans la variante d'exécution représentée à la figure 4 les rainures 11 sont faites au tour, parallèlement les unes à côté 40 des autres dans la surface extérieure cylindrique du noyau 10, sui-.vant la circonférence, les segments 12 avec prolongements 13 en BAO ORIGINAL 70 26747 5 2053148 queue d'aronde pouvant être introduits dans ces rainures. A la figure 5» on a représenté la situation pendant le montage des segments 12. Perpendiculairement aux rainures à tracé circulaire 11 on a prévu, dans une direction longitudinale, une ç découpe 14» â'une largeur un peu supérieure à celle des prolongements 13 des segments 12.Les segments 12 sont introduits de côté, par la découpe 14» dans leur rainure respective, et ensuite déplacés suivant la circonférence (Direction des flèches à la figure 5>. 10 Après la mise en place des derniers segments 12, tous les segments sont plus ou moins déplacés de telle façon qu'on puisse introduire, par le côté, à travers la découpe 14, une baguette 15, qui serj; à immobiliser les segments sur le noyau du cylindre 10. Le jeu 16 entre les segments est le même que celui 15 qui a été indiqué en rapport avec les figures 1 à 3. Les surfaces latérales des segments sont légèrement inclinées l'une vers l'autre . Du fait que la surface de la table des cylindres ou rouleaux est décomposée en de nombreux segments, qui peuvent se dila-20 "t©r dans chaque direction, et qui sont reliés au noyau d'une façon démontable, on obtient comme avantage que le noyau des cylindres ou rouleaux peut pratiquemment avoir une durée illimitée et que les segments usés peuvent être échangés simplement et rapidement. Par cet avantage que présente la division en deux éléments (surface de 25 la table, et noyau de la table), on peut fabriquer chacun de ces éléments avec les matériaux respectivement les plus appropriés et les meilleurs, sans devoir s'accomoder de compromis ou de solutions intermédiaires moins bonnes. De préférence le noyau sera constitué d'un matériau à haute résistance, non allié, qui puisse recevoir 50 des contraintes de flexion élevées, mais qui cependant ne pourrait être employé pour des cylindres de la.minage à chaud du type indiqué, car il laisse facilement se produire des fissures. Du fait de cette division en deux éléments, conforme à l'invention, le noyau n'est pratiquemment pas soumis à l'échauffement par la matière à 55 laminer» les segments seuls étant concernés. On peut donc préparer ces segments à partir d'un acier résistant à la chaleur et à l'usure ; la r-ésistance mécanique n'est pas là aussi importante. Les segments peuvent être maintenus d'une épaisseur relativement faible, de sorte que le pris: de la matière ne -compte ^0 paB spécialement. BA^ """IINAL 70 26747 6 2053148 On peut aussi pour des contraintes spécialement élevées préparer les segments à partir d'un matériau de métallurgie céramique, par exemple, de molybdène et oxyde de zireonium. Finalement oa peut également fabriquer les segments et le 5 noyau à partir du même matériau, si on peut effectuer l'échange des segments à tout moment sans interrompre l'exploitation, ce qui, par exemple pour des installations fonctionnant d'une façon discontinue, peut parfaitement conduire à une solution financièrement favorable. lies avantages de l'invention peuvent donc être mis à pro-10 fit dans tous les cas d'utilisation. BAD ORIGINAL 70 26747 7 2053148 REVENDICATIONS 10) Cylindres et rouleaux spécialement destinés à des installations de coulée continue, à des installations de façonnage de barre de coulée continue, ainsi qu'à des laminoirs à chaud fonc-5 tionnant à faible vitesse, caractérisés par le fait que la table des cylindres ou rouleaux est formée d'un grand nombre de segments disposés lés uns à côté des autres avec un certain jeu, lesquels segments présentent des prolongements en forme de languette qui s*introduisent dans des rainures de guidage de forme correspon-1o dante prévues sur le noyau des cylindres ou rouleaux. 2°) Cylindres et rouleaux, tel qu'il a été défini dans la revendication 1, caractérisés par le fait que les surfaces latérales des segments sont légèmnents inclinées l'une vers l'autre, de telle sorte que les intervalles entre? segments 15 s'élargissent vers la périphérie des cylindres, en devenant légèrement coniques. 3°) Cylindres et rouleaux, tel qu'il a été défini dans l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, prises isolément, c a— raotérisés par le fait que les prolongements du type lan-20 guette sont constitués en forme de queue d'aronde. 4°) Cylindreset rouleaux, tel qu'il a été défini dans l'une quelconque des revendications 1,2 ou 3, prises isolément, caractérisés par le fait que les rainures sont disposées â la surface du noyau des cylindres ou rouleaux, les unes à côté 25 des autres, parallèlement à l'axe des cylindres ou rouleaux et les rangées de segments séparées, sont maintenues ensemble, chacune, par un moyen d'assemblage, par exemple un boulon, à l'occasion de quoi un anneau de retenue enserrant le noyau des cylindres et rouleaux est prévu pour immobiliser les segments. 30 ' 5°) Cylindres et rouleaux, tel qu'il a été défini dans 4-'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, prises isolément, caractérisés par le fait que les rainures sont disposées à. la surface du noyau des cylindres ou rouleaux, les unes à côté des autres, suivant un tracé circulaire et qu'il est prévu, en tra-35 vers, au moins une autre découpe s'étendant sur toute la longueur de la table de cylindre et par laquelle les différents segments sont introduits de côté dans la rainure et dans laquelle découpe une baguette de retenue est introduite après le montage pour im-40 mobiliser les segments. BAÛ ORIGINAL 70 26747 8 2053148 6°) Cylindres et rouleaux, tel qu'il a été défini dans l'une quelconque de revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, prises isolément, caractérisés par le fait que les segments et le noyau des cylindres ou rouleaux sont constitués de matériaux diffé-5 rente, 7°) Cylindres et rouleaux, tel qu'il a été défini dans l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4» 5 ou 6, prises isolément, caractérisés par le fait que les segments sont préparés à partir d'un matériau résistant à la chaleur et à 1'usu-10 re, de préférence en acier résistant à la chaleur avec 0,15 à 0,30$ C, 0,20 à 0,50 % Si, 0,40 à 0,70 % Mn, max. 0,035 $ P, max. 0,035 $ S, 0,50 à 3 f° Cr, et 0,40 à 1,0 ^ Mo, les cas échéant jusqu'à 1 ,5 $ Nickel, et jusqu'à 0,5 % VANADIUM, ainsi que jusqu'à 1 % Tungstène, le reste : Fer. 15 8°) Cylindres et rouleaux, tel qu'il a été défiai dans la revendication 7» caractérisés par le fait que le noyau des cylindres ou rouleaux est préparé à partir d'un matériau de résistance élevée, qui puisse résister à des contraintes de flexion élevées, de préférence un acier avec 0,5 à 0,7 % C, 0,2 à 0,6 % Si, 2q 0,6 à 1 ,0 % Mn.t le reste : Fer. bad original