Brevet FR2107967A1 — publié le 19720512

i 2107967 La présente invention concerne un procédé pour lubrifier une pièce d'acier chaude en cours de laminage à chaud. On admet, en général, que la lubrification d'une pièce d'acier au cours d'une opération de laminage à chaud procure divers avanta-5 ges intéressants; par exemple, elle augmente la longévité des cylindres, elle améliore la qualité de la surface du produit laminé, elle donne une couche d'oxyde superficielle plus facile à enlever et elle diminue la consommation d'énergie. Quoique la lubrification d'une pièce d'acier soit courante dans les opérations de lamina-10 ge à froid, elle a rarement été appliquée au laminage à chaud et,chaque"■ fois que l'on a essayé de le faire, les résultats ont habituellement été décevants. Pour que la lubrification d'une pièce d'acier en cours de laminage soit suffisamment économique pour des procédés in-15 dustriels, on utilise habituellement soit un mélange d'huile et d'eau, soit de l'huile non diluée finement pulvérisée. Lorsque l'on applique des mélanges d'huile et d'eau sur une pièce chaude, une mince barrière de vapeur se forme habituellement à la surface de la pièce chaude et empêche l'huile d'y adhérer. De plus, l'eau 20 de refroidissement appliquée habituellement sur les cylindres lixivie facilement le mélange d'huile et d'eau de la surface de la pièce à lubrifier. En raison de la nature polaire de la plupart des huiles, si on les applique à l'état non dilué, elles ne sont pas facile-25 ment éliminées par lixiviatlon de la surface de la pièce . Cependant, lorsque l'on projette des huiles non diluées sur la surface chaude d'une pièce à laminer dans un état finement pulvérisé, l'huile se vaporise instantanément et brûle aux températures de laminage à chaud habituelles comprises entre 95^ et 30 1066°C. Récemment, un système perfectionné a été mis au point et permet d'éviter les difficultés que l'on vient de mentionner. Dans ce système, le lubrifiant est appliqué sur les contre-cylindres dans les laminoirs quarto classiques après que des éléments 35 de raclage fixes aient éliminé toute eau de refroidissement de la surface des cylindres. Le lubrifiant est ensuite transféré des contre-cylindres aux cylindres lamineurs où la pièce à laminer est lubrifiée. Quoique ce système évite les difficultés précitées, il est clair qu'on ne peut pas l'appliquer à un la-^0 minoir duo dépourvu de contre-cylindres et présentant fréquemment 71 33765 2 2107967 une surface non plane qu'on ne peut racler pour en éliminer l'eau de refroidissement. Un exemple d'un tel système est le laminoir finisseur duo type comportant une serie de gorges tout autour des cylindres et utilisé pour laminer des barres d'armature. Le laminage à 5 chaud dans les laminoirs duo classiques s'effectue,par conséquent, presque toujours sans lubrifiant. Quoique des huiles lubrifiantes non diluées se vaporisent instantanément et brûlent sur une pièce chaude à laminer lorsqu'elles sont pulvérisées sur celle-ci au moyen de techniques classiques 10 connues, on a découvert que les huiles finement pulvérisées ne brûlent pas lorsqu'elles sont projetées sur une pièce chaude à laminer si les particules sont suffisamment grosses, c'est-à-dire si leur calibre est d'au moins environ 150 microns. Cela étant, l'invention a pour but de procurer un procé-15 dé pour pulvériser de l'huile lubrifiante non diluée sur une pièce chaude sans que l'huile brûle sur cette pièce. L'invention a également pour but de procurer un procédé et un appareil pour appliquer une huile lubrifiante non diluée sur une pièce chaude avant de la laminer à chaud. 20 L'invention a encore pour but de procurer un appareil servant à lubrifier une pièce chaude qui soit particulièrement adaptée à un laminoir duo. Cela étant, l'invention procure un procédé pour lubrifier une pièce d'acier chaude en cours de laminage à chaud suivant 25 lequel on pulvérise une huile lubrifiante non diluée en des particules d'un calibre compris entre 150 et 250 microns environ et on projette l'huile lubrifiante désirée sur la surface de la pièce chaude à laminer. L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, 30 avec référence au dessin annexé dans lequel : la Fig. 1 est un schéma synoptique d'une forme d'exécution de l'appareil suivant l'invention utilisé en combinaison avec un laminoir duo classique, et la Fig. 2 est une vue en coupe,à plus grande échelle, 35 d'un ajutage de pulvérisation utilisé avec la présente invention. Tous les systèmes connus pour projeter un lubrifiant pulvérisé sur une pièce à laminer ont abouti à la formation et à la projection de particules pulvérisées d'un calibre nettement inférieur à 150 microns. Lorsqu'on projette le lubrifiant pulvérisé MD sur une .pièce chaude à des températures supérieures à environ 71 33765 3 2107967 871°C, le lubrifiant pulvérisé se vaporise instantanément et brûle comme mentionné plus haut. L'invention est essentiellement basée sur la découverte que ces particules d'huile pulvérisée ne brûlent pas si leur calibre est d'au moins environ 150 microns. 5 En pratique, suivant l'invention, de l'huile préchauffée est pulvérisée et projetée sur une pièce chaude, les particules d'huile pulvérisée étant maintenues dans une gamme de calibres approximative de 150 à 250 microns. Comme mentionné plus haut, la li-.mite minimum du calibre des particules qui est d'environ 150 microns 10 est nécessaire pour éviter toute vaporisation instantanée et toute combustion des particules au moment où elles entrent en contact avec la pièce chaude. La limite supérieure qui est d'environ 250 microns est essentielle pour assurer un recouvrement d'huile mince et uniforme de la pièce à lubrifier. En effet si les 15 particules d'huile projetées ont un calibre dépassant environ 250 microns, la pièce à lubrifier tend à être recouverte d'une couche d'huile inégale et non uniforme. Quoique les particules d'huile de plus gros calibre ne se vaporisent pas instantanément au contact de la pièce chaude, com-20 me mentionné plus haut, un contact prolongé avec la pièce chaude peut provoquer par la suite l'allumage et la combustion de l'huile. Cela étant, il est préférable d'appliquer l'huile pulvérisée le plus tard possible en amont de l'emprise de laminage de manière à réduire au minimum le temps qui s'écoule entre le moment de la lu-25 brification et celui du laminage à chaud. Dès que le laminage à chaud a débuté, l'eau de refroidissement qui ruisselle en cascade le long des surfaces des cylindres empêche tout allumage de l'huile. Comme les particules d'huile projetées conformément à la présente invention sont très grosses et très massives par op-30 position aux pulvérisations classiques, il est préférable de diriger la pulvérisation perpendiculairement à la pièce à lubrifier avec un angle de projection étroit pour éviter toute déviation des particules d'huile de la surface de la pièce à lubrifier. De nombreux petits laminoirs duo contiennent des boîtes 35 de guidage évasées qui servent à guider la pièce à laminer entre une partie prédéterminée des cylindres lamineurs. Comme ces boîtes de guidage sont disposées nécessairement tout près des cylindres, il peut être difficile dans certains laminoirs de positionner convenablement les ajutages de pulvérisation entre une boîte de guida-^0 ge et les cylindres, néanmoins, les ajutages de pulvérisation doi- bad qsjqjnal 71 33765 2107967 vent être disposés à cet endroit plutôt qu'en amont de la boîte de guidage de telle sorte que le temps qui s'écoule entre le moment de la lubrification et le moment du laminage soit réduit au minimum de même que, par conséquent, les risques d'allumage de 5 l'huile. La boîte de guidage peut susciter une autre difficulté due au fait que l'espace confiné dans cette boîte est habituellement très chaud et il arrive souvent que l'huile pulvérisée qui est déviée dans cette boîte se vaporise facilement instantanément. Cela étant, lorsque l'on travaille près d'une telle boîte de gui-10 dage, on constate qu'il est nécessaire de positionner les ajutages sous un petit angle par rapport à la boîte de guidage pour réduire au minimum la quantité de lubrifiant pulvérisé qui pénètre dans l'espace confiné chaud de cette boîte. Une forme d'exécution de l'appareil utilisé dans la 15 mise en pratique de l'invention est illustrée schématiquement sur la Fig. 1 dans laquelle la référence 10 désigne un laminoir duo classique comportant un cylindre supérieur et un cylindre inférieur 12 et 1b respectivement. Une pièce chaude classique W est en cours de laminage dans le laminoir 10. 20 Suivant l'invention, au moins un ajutage de pulvérisa tion 20 est prévu au-dessus de la pièce V7 à une courte distance du laminoir 10 du côté d'entrée de celui-ci et au moins un ajutage 22 est prévu en dessous de l'ajutage 20. Le nombre d'ajutages 22 et 2h dépend évidemment de la largeur de la pièce W à lubrifier 25 et de la largeur du jet pulvérisé sur la surface de la pièce à lubrifier. Lorsqu'on lamine des matières étroites, telles que des barres, des bandes, des profilés, etc., un seul ajutage de chaque côté de la pièce W est plus que suffisant. Lorsqu'on lamine des matières plus larges, par exemple des lames de 30 pare-chocs, plusieurs ajutages peuvent être nécessaires pour couvrir complètement la surface de la pièce de lubrifiant. L'huile lubrifiante non diluée est débitée à partir du réservoir 26 par une conduite d'alimentation 28.La régulation de l'alimentation d'huile est effectuée par une pompe 30, un régu-35 lateur 31 et un manomètre 32 branché sur la conduite d'alimentation d'huile 28. L'huile non utilisée est renvoyée au réservoir 26 par la conduite de retour d'huile 3^. L'air de pulvérisation est amené aux ajutages 20 et 22 par la conduite d'air 36 tandis que l'air de commande de plongeur V0 est débité par la conduite d'alimentation d'air 38. Le réglage de BAD ORKKNAL 71 33765 5 2107967 l'air de pulvérisation au niveau des ajutages 20 et 22 s'effectue au moyen d'un solénoïde *f0, d'un régulateur b2 et d'un manomètre branché sur la conduite d'air de pulvérisation 36. D'une manière analogue, un solénoïde, un régulateur et un manomètre ^6, *t8 et 5 50 respectivement, sont prévus sur la conduite d'air de plongeur 38. Pour obtenir des résultats optimums, on préfère utiliser des ajutages disponibles dans l'industrie et fabriqués par la Société Spray Systems, Inc., et appelés "Model 1/b JAÏÏ". Cet ajuta-10 ge représenté en détail à la Fig. 2 comporte des mécanismes d'obturation et de nettoyage automatiques permettant de maintenir le système sous pression à tout moment sans qu'il s'obstrue. Cet ajutage est particulièrement intéressant pour la présente invention parce qu'il est facilement capable de produire les particules 15 d'huile de gros calibre qui sont essentielles en agissant simplement sur la pression de l'air de pulvérisation. De plus, cet ajutage fournit un débit d'huile économique en réglant simplement la pression de l'huile et, en outre, la bande d'application étroite préférée peut être facilement ajustée. 20 La Fig. 2 montre que l'ajutage préféré mentionné plus haut présente une ouverture centrale 60 qui reçoit l'huile par l'entrée d'huile 62 et qui amène cette huile à la sortie 6b. Le passage 66 reçoit de l'air de pulvérisation à partir de l'entrée d'air de pulvérisation 68 et l'amène aux sorties d'air de pulvé-25 risation 7°» Un pointeau de nettoyage et d'obturation 72 est reçu dans l'ouverture 60 et comporte un piston 7b qui y est attaché et qui est sollicité par le ressort 76 vers la position de fermeture. Le piston 7b est déplacé vers la position d'ouverture au moyen de l'air d'actionnement du plongeur introduit par l'ouverture 78. 30 En fonctionnement, l'huile lubrifiante préchauffée à une température appropriée, est refoulée par la pompe 30, à partir du réservoir 26 vers les ajutages 20 et 22. La pression de l'huile est réglée par le régulateur 31. L'excédent d'huile est renvoyé au réservoir 26 par la conduite de retour 3*f. En même 3? temps, l'air de pulvérisation est amené aux ajutages 20 et 22 par la conduite 38 à la suite de l'ouverture du solénoïde MD et du réglage de la pression au moyen du régulateur b2. Pour entamer la pulvérisation, on ouvre le solénoïde ^6 pour actionner les ajutages 20 et 22 et ainsi pulvériser de l'huile lubrifiante sur la *f0 pièce V/. Lorsque le débit d'huile désiré a été obtenu en agissant 71 33765 6 2107967 sur le régulateur 31, on peut régler le calibre des particules d'huile pulvérisée .aux dimensions voulues en ajustant convenablement la pression de l'air de pulvérisation au moyen du régulateur ^ 2. 5 Les paramètres de travail appropriés dépendant d'un si grand nombre de variables que leurs limites ne peuvent pas être présentées dans le présent mémoire. Néanmoins, ces paramètres peuvent être aisément déterminés expérimentalement. Pour un système donné quelconque, un lubrifiant donné et une température donnée, le 10 calibre désiré des particules de lubrifiant est facilement obtenu par un réglage de rapport approprié du régulateur débitant l'huile 31 et du régulateur débitant l'air de pulvérisation b2. Par exemple, dans le système suivant l'invention, avec des lubrifiants ayant une viscosité d'environ 200 secondes Saybolt universelles 15 à 51+j^°C5 les rapports suivants pour les ajutages sont d'utilisation : Régulateur de débit d'huile Régulateur de pression d'air 31 b2 10 g/minute 0,0^6 kg/cm2 20 18 g/minute 0,07 kg/cm2 3^ g/minute 0,1 kg/cm En raison des différences de viscosités entre les lubrifiants et des différences de friction dans les conduites d'un système à l'autre, chaque système et chaque lubrifiant utilisé 25 doivent être étalonnés pour le débit des ajutages à diverses pressions d'huile. 71 33765 7 2107967 REVEHDICATI ON - Procédé pour lubrifier une pièce d'acier chaude en cours de laminage, caractérisé en ce qu'on pulvérise une huile lubrifiante non diluée pour former des particules d'un calibre com-5 pris entre 150 et 250 microns environ et on projette l'huile lubrifiante pulvérisée directement sur la surface chaude de la pièce à laminer.