Brevet FR2132055A1 — publié le 19721117

i 2132055 le laminage d'une barre non ferreuse chaude acheminée d'une machine de coulée continue à une série de cages à cylindres a notamment pour but de travailler rapidement la structure - relativement lâche de la pièce coulée en une structure fibreuse plus homogène. 5 On a constaté en pratique que la succession normale des passes dans les deux premières cages a tendance à produire des défauts superficiels sous la forme de tapures. Ces tapures subsistent dans le produit fini et ont un effet nuisible sur la qualité. la présente invention a pour objet de former des cannelures 10 non identiques d'une forme nouvelle dans la première cage et des cannelures sensiblement identiques dans la seconde cage qui, tout en réduisant et en modifiant la section droite, travaillent le métal de manière à produire la structure fibreuse homogène désirée sans formation de tapures. le calibrage des cannelures de la pre-15 mière paire de cylindres est contraire à la pratique courante,en ce sens que le travail initial et maximal auquel est soumis la barre se produit dans sa partie médiane tandis que, selon la technique antérieure, le travail initial et maximal se produit aux angles et sur les côtés, la nouvelle installation utilisant des 20 cannelures à fond plat dans les deux cylindres ou une cannelure à fond plat dans le cylindre supérieur et une cannelure à fond convexe dans le cylindre inférieur permet de mettre en oeuvre un procédé dans lequel la déformation la "plus importante se produit dans la partie médiane plutôt que sur les côtés. Ce mode opéra-25 toire évite la formation des tapures susmentionnées. Selon une autre caractéristique importante de cette nouvelle réalisation, chacune des cannelures présente des côtés relativement profonds et les cylindres sont séparés d'une faible distance. En espaçant correctement les côtés des cannelures par rapport à la 30 largeur de la barre coulée, la présente forme de réalisation permet de remplir entièrement les deux cannelures, les côtés de la section nouvelle formée étant parfaitement soutenus par les côtés profonds des cannelures. la section quadrilatérale généralement allongée résultant de la première passe présente à la seconde cage 35 une barre ayant une configuration favorable pour être réduite en une barre généralement symétrique et de préférence en urne barre sensiblement cylindrique, la seconde passe favorise le développement 72 10227 2 2132055 de la structure fibreuse homogène désirée. L'affinage du métal non ferreux coulé en continu dans les deux premières cages est amélioré par rapport à la pratique antérieure de manière telle qu'on peut ensuite poursuivre le laminage 5 classique de la troisième cage à la fin du train de laminage pour obtenir un produit final de la qualité attendue. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressor-tiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limi-10 tatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 montre la disposition générale de deux paires de cylindres dont les axes sont perpendiculaires l'un à l'autre selon la pratique classique en faisant passer la barre entre eux sans 15 torsion ; la figure 2 est une élévation latérale montrant la barre coulée en continu passant entre les cylindres de même diamètre de la première paire ; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 20 2 montrant la forme initiale de la barre et le nouveau calibrage des cannelures des cylindres de la première cage dans laquelle la cannelure du cylindre supérieur présente un fond plat et la cannelure du cylindre inférieur a un fond convexe ; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 25 2 montrant la section finale de la "barre produite par les cylindres de la première cage ; la figure 5 est une élévation latérale montrant les cylindres de la seconde cage, entre lesquels passe la barre produite par la première cage,et réduisant la barre à une seconde forme ; 30 la figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5 ; la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 5 ; et la figure 8 est une élévation latérale analogue à la figure 2, montrant des cylindres de diamètres inégaux. 35 la figure 1 représente une vue générale de l'invention dans son application aux deux premières cages du laminoir, la barre 2 coulée en continu,qui a habituellement une section sensiblement 72 10227 2132055 analogue à celle représentée sur la figure 3, est introduite dans la première paire de cylindres 4 et 6 où elle est réduite à un .commç état aplati ayant une plus petite surface de section droite,/représenté en 8 sur la figure 4. La barre ayant la section 8 se déplace 5 vers les cylindres 10 et 12 de la seconde cage, comme celle représentée sur les figures 5 et 6, et est ensuite réduite à une section sensiblement cylindrique 14 représentée sur la figure 7. Ensuite, la barre passe dans les cages successives dont les cylindres sont cannelés et espacés selon la pratique classique. 10 Comme on le voit sur la figure 1, les axes des cylindres 4 et 6 de la première cage sont perpendiculaires à ceux des cylindres 10 et 12 de la seconde cage,comme cela se fait couramment dans un laminoir dit sans torsion. La barre 2 en métal non ferreux qui provient de la machine de coulée continue a habituellement une 15 section sensiblement trapézoïdale comme celle représentée sur la figure 3. Elle présente une surface principale supérieure plane 16, une surface secondaire inférieure plane 18 sensiblement parallèle à la surface 16 et des côtés convergents 20 et 22. Les angles sont habituellement arrondis ou légèrement biseautés. 20 La cannelure circulaire du cylindre 4 est représentée en 24 sur la figure 3. Sa section droite est sensiblement plane. Lorsque le cylindre 4 entre en contact avec la barre 2, ce qui se produit sensiblement au niveau de la ligné" cte-eoupe _3-3 de la figure 2, la paroi plate et cylindrique de la cannelure 24 entre instantané-25 ment en contact avec toute la largeur de la surface principale supérieure 16 de la barre 2. La cannelure 24 présente des côtés 26 et 28 relativement profonds dont l'écartement est légèrement supérieur à la largeur supérieure initiale de la barre 2. La cannelure circulaire 30 du cylindre 6 de la forme de réali-30 sation préférée n'est pas plate;comme celle de la cannelure 24, mais a plutôt une forme convexe comme on le voit en 32. La cannelure 30 présente des côtés 34 et 36 relativement profonds qui sont espacés d'une distance supérieure à la largeur de la surface secondaire inférieure 18 de la barre 2, avec une différence plus 35 grande qu'entre 1'écarte&ent des côtés 26 et 28 et la largeur de la surface principale supérieure 16 pour permettre le plus grand étalement du métal plus étroit de la partie inférieure de la barre 72 10227 4 2132055 trapézoïdale. On peut'faire varier la convexité de la cannelure 30 et il est "bien entendu que le calibrage représenté sur le dessin n'est donné qu'à titre illustratif et non limitatif. A cause de la forme convexe de la cannelure 30, comme indiqué 5 en 32, le contact initial entre le cylindre 6 et la surface inférieure secondaire 18 de la barre 2 se produit dans la partie médiane dans le sens transversal. Au fur et à mesure que la barre s'avance entre les cylindres 4 et 6, le contact entre la cannelure 30 et la surface secondaire augmente alors rapidement pour couvrir 10 toute la largeur. Pendant que la dimension verticale de la barre 2 est réduite à la valeur minimale, ce qui se produit à la position correspondant à la ligne de coupe 4-4 de la figure 2, les côtés de la barre 2 sont étalés latéralement pour entrer en contact avec les côtés profonds 26 et 28 du cylindre supérieur 4 et les 15 côtés 34 et 36 du cylindre inférieure 6. la nouvelle section réduite de la barre 2 est celle représentée en 8 sur la figure 4. Cette section présente une surface plus petite que la surface initiale et par suite la vitesse de la section 8 quittant les cylindres 4 et 6 est plus grande que celle de la barre 2 arrivant dans les 20 cylindres 4 et 6. A titre de comparaison, la section de la barre initiale 2 est représentée en pointillé sur la figure 4. D'après ce qui précède, il est évident que l'étalement de la surface inférieure secondaire plus étroite de la barre 2 que favorise la cannelure convexe préférée 30 du cylindre inférieur est 25 proportionnellement plus important que celui de la surface principale supérieure 16 dans la cannelure 24 de manière à réduire une partie de l'asymétrie, et comme on le verra plus loin, la forme de la section 8 élimine sensiblement la tendance qu'a le côté concave de la section à suralimenter la cage suivante, comme repré-30 senté sur la figure 7. La force exercée vers le bas par la surface plane de la cannelure 24 du cylindre 4 et la force complémentaire égale exercée vers le haut par la surface légèrement bombée 30 du cylindre 6 agissent nécessairement sur des surfaces égales des faces princi-35 pale et secondaire. Ainsi, étant donné que la face secondaire est plus étroite que la face principale, la longueur de contact avec la cannelure du cylindre inférieur est supérieure à celle de la 72 10227 5 2132055 cannelure du cylindre supérieur. Il en résulte une compression verticale relativement uniforme sur la largeur de la barre et un étalement latéral désiré à mesure que la barre passe de la position correspondant à la ligne de coupe 3-3 à celle correspondant à la 5 ligne de coupe 4-4 de la figure 2. la partie supérieure centrale de la barre 2 n'a pas tendance à être soumise à une traction suscep- w se forment tible de provoquer le développement de tapures telles que celles qui/ souvent lorsque les cannelures des cylindres supérieur et inférieur sont concaves comme dans la pratique courante, dans laquelle les 10 angles de la barre sont les zones qui sont engagées les premières en engendrant une tension transversale dans la partie médiane. la barre ayant la forme de la section 8 représentée sur la figure 4 est absolument exempte de tapures superficielles, la nature du mouvement du métal dans la première cage a pour effet 15 d'améliorer la structure du métal en créant une texture fibreuse plus homogène. la barre 2, qui a maintenant une forme correspondant à la section 8 avec une surface inférieure concave, passe dans les cylindres 10 et 12 de la seconde cage, comme on ïe voit sur la figure 1. 20 les cannelures des cylindres 10 et 12, qui sont désignées par 38 et 40 sur la figure 6, sont concaves, et dans la forme de réalisation préférée, elles ont une section droite sensiblement semi-circulaire. la section 8 n'est que légèrement, asymétrique et par suite, lorsqu'elle arrive de chant entre les cylindres 10 et 12 25 dans la position correspondant à la ligne de coupe 6-6, elle est facilement mise sous la forme cylindrique 14 au moment où elle atteint la position de sortie correspondant à la ligne de coupe 7-7, comme on le voit sur les figures 5 et 7. le métal de la barre, à mesure qu'elle se déplace de la ligne 6-6 à la ligne 7-7, est 30 supporté progressivement avec une résistance latérale croissante, étant donné que le métal s'élargit et entre en contact avec les côtés escarpés des parois des cannelures, comme indiqué en 42, 44, 46 et 48. Ce support latéral favorise la production d'un effet désirable dans la texture de la barre à cet endroit. Etant donné 35 que la séparation entre les cylindres 10 et 12 est faible, la partie des parois opposées de la barre qui n'est pas supportée au voisinage de la séparation est également faible et ne dépasse pas 72 10227 6 2132055 10 25 i° de la circonférence de la barre. Après avoir quitté les cylindres 10 et 12 de la seconde cage sous une forme sensiblement cylindrique, la barre qui présente maintenant une structure métallique avantageuse peut être achemi-. née vers des cages ultérieures dont les cannelures sont d'un calibrage classique pour une réduction à la dimension finale. On va donner maintenant une explication plus détaillée des principes de l'invention en se référant à la figure 8. La section coulée 50 est asymétrique, la largeur d.e sa surface supérieure 52 étant plus grande que la largeur de sa surface inférieure 54. Par suite, la surface de contact entre la barre coulée et le cylindre supérieur de la première cage est plus large qu'entre la barre coulée et le cylindre inférieur. Il est évident que la force de laminage exercée contre la 15 surface supérieure doit être égale à celle exercée contre '.la surface inférieure. Par suite, les surfaces de contact représentées schématiquement en A^ et en A^ sur la figure 8 doivent être sensiblement identiques. Cette égalisation des surfaces de contact est obtenue en donnant la passe de façon que l'axe 56 de la barre 20 coulée soit au-dessous du point central 58 entre les cylindres 60 et 62, en allongeant ainsi la surface de contact 1^ du cylindre inférieur et en raccourcissant la surface de contact L^ du cylindre supérieur. Il en résulte que la fraction de restriction produite par le cylindre inférieur est plus grande que la fraction 25 correspondante H^. du cylindre supérieur. Dans le processus de laminage, la barre sort d'une paire de cylindres 62, 64- avec une section réduite comme celle indiquée en 60,avec une vitesse linéaire supérieure à la vitesse périphérique des cylindres. Cette différence est appelée "glissement 30 en avant". Le degré de "glissement en avant" est en rapport avec le degré de striction (H^ + Hj.) effectué pendant la passe. Ainsi, la surface du produit quittant le cylindre inférieur a naturellement tendance à se déplacer plus vite que la surface supérieure. Cependant, 35 dans un laminoir continu, en quittant les cylindres 62, 64, la barre est acheminée vers la cage suivante en ligne droite et à une vitesse uniforme. 72 10227 7 2132055 L'antagonisme entre le cylindre inférieur et le cylindre supérieur a pour effet d'imposer à la barre 50 une contrainte qui augmente progressivement. Cette contrainte est finalement réduite lorsqu'elle atteint une valeur qui dépasse les forces tangentielles 5 entre la barre et le cylindre, et la barre glisse sur l'un des cylindres, généralement le cylindre supérieur. La présente invention permet de résoudre ce problème en réduisant le diamètre du cylindre inférieur 64 d'une quantité proportionnelle à la différence entre les cylindres supérieur et infé-10 rieur 62, 64 produisant le glissement en avant, en égalisant ainsi les vitesses naturelles de défilement des surfaces supérieure et inférieure et en éliminant 'cette contrainte de la barre. La différence de diamètre entre les cylindres 62 et 64 dépend de la différence de largeur entre les surfaces supérieure et infé-15 rieure 52 et 54 de la barre coulée 50. Ces largeurs diffèrent en fonction de l'inclinaison des côtés de la gorge de la roue de coulée. Pour simplifier l'explication, les cylindres 62 et 64 de la figure 8 sont représentés sans les côtés tels que ceux qui ont été 20 mentionnés et représentés sur les figures 1, 2, 3 et 4 en 26, 28, 34 et 36. La ligne 66 du cylindre 62 représente la cannelure circulaire plate de ce cylindre et la ligne 68 du --cylindre 64 représente la cannelure soit plate, soit convexe de ce cylindre,, 25 Lorsqu'il est dit dans le présent mémoire que la cannelure du cylindre qui entre en contact avec la surface secondaire inférieure de la barre épouse sensiblement ladite surface secondaire, cela signifie que la cannelure peut être soit plate pour une conformation sensiblement exacte, soit convexe pour une conformation 30 relativement approchante. Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. 72 10227 s 2132055 RBraBDICATIONS 1. Laminoir comprenant une paire de cylindres pour effectuer une passe sur une barre de métal non ferreux coulé§4n continu ayant une section généralement trapézoïdale avec des surfaces parallèles 5 principale et secondaire, laminoir caractérisé en ce qu'un cylindre présente une première cannelure ayant une section droite sensiblement conforme à la surface principale de la barre, la première cannelure comportant des côtés relativement profonds, en ce que l'autre cylindre présente une seconde cannelure plus étroite que 10 la première et dont la section droite est sensiblement conforme à la surface secondaire de la barre, la seconde cannelure présentant également des côtés relativement profonds, la distance séparant les côtés des première et seconde cannelures étant telle que pendant le laminage, le métal déplacé de la barre s'étale latéralement 15 contre lesdits côtés et la barre sortant des cylindres présente des surfaces principale et secondaire sensiblement parallèles. 2. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde paire de cylindres au voisinage de la première et dont les axes sont perpendiculaires à ceux des premiers 20 cylindres, les deux cannelures des seconds cylindres étant concaves. 3. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde paire de cylindres près de la première, les axes des cylindres de la seconde paire étant perpendiculaires aux axes des premiers cylindres, leq deux cannelures des seconds 25 cylindres étant généralement semi-circulaires de façon que la barre produite par la première paire de cylindres scit en contact sur la grande dimension et réduit ^ensuite en une barre généralement cylindrique. 4. Laminoir selon la revendication 3, caractérisé en ce 30 que l'écartement des cylindres de la seconde paire est faible, de sorte que les côtés non supportés de la section évacuée ne dépassent pas au total 25 i° de la circonférence de la barre. 5. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écartement des côtés de la seconde cannelure est inférieur 35 à celui des côtés de la première cannelure, mais est proportionnellement plus grand par rapport à la largeur initiale de la surface secondaire que celui des côtés de la première cannelure par rapport 72 10227 9 2132055 à la largeur initiale de la surface principale, 6. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde cannelure a un fond convexe. 7. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que 5 l'autre cylindre a un diamètre plus petit que le premier. 8. Laminoir selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cannelure de l'autre cylindre est convexe dans le sens transversal. 9. Procédé permettant d'améliorer la structure granulaire 10 d'une barre de métal non ferreux coulée en continu, dans lequel la barre provenant du processus de coulée a une section droite sensiblement trapézoïdale avec des surfaces parallèles principale et secondaire, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à introduire la barre dans une paire de cylindres et, par l'action des 15 cylindres sur les surfaces principale et secondaire, à comprimer et élargir la barre pour lui donner une nouvelle forme généralement trapézoïdale dans laquelle les surfaces principale et secondaire sont sensiblement parallèles et la surface de section droite de cette nouvelle forme est plus petite que celle de la barre initiale. 20 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la dimension minimale de l'épaisseur de la barre se trouve le long de l'axe longitudinal. 11. Procédé selon la revendication.'9r caractérisé en ce que pendant la compression, les côtés de la barre sont retenus sur 25 une partie importante de leur dimension latérale réduite pour empêcher un élargissement supplémentaire. 12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la compression se produit progressivement sur toute la largeur des surfaces principale et secondaire. 30 13. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le pourcentage d'élargissement de la surface secondaire est supérieur à celui de la surface principale. 14. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à acheminer la barre sous sa nouvelle forme vers une secon-35 de paires de cylindres puis, par l'action des cylindres de la seconde paire, à comprimer la barre dans le sens de sa longueur et à appliquer simultanément des forces latérales de retenue qui 72 10227 10 2132055 augmentent la résistance à l'élargissement de la barre au fur et à mesure que la grande dimension est réduite, de manière que la seconde paire de cylindres produise une barre sensiblement cylindrique. 5 15. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la nouvelle forme est moins asymétrique que la barre coulée initiale. 16. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la compression initiale se produit le long de l'axe de la barre 10 et en ce que l'étalement s'effectue immédiatement après sur toute la largeur des surfaces principale et secondaire au fur et à mesure que la barre s'avance entre les cylindres. 17. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à comprimer les deux côtés de la barre pour leur donner 15 des formes cylindriques opposées, la longueur de l'arc de pression contre la surface principale plus large étant inférieure à celle de l'arc de pression contre la surface secondaire plus étroite,de façon que la diminution de l'épaisseur de la barre du côté de la surface principale soit inférieure à celle du côté 20 de la surface secondaire. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé, en ce que la configuration cylindrique exerçant une pression contre le côté de la surface secondaire est inférieure à celle appliquant une pression contre le côté de la surface principale. 25 19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étalement latéral est limité et en ce que le degré d'étalement latéral du côté de la surface principale est inférieur à celui du côté de la surface secondaire.