Brevet FR2129997A1 — publié le 19721103

i 2129997 L,invention concerne un procédé pour dégrossir un lingot en largeur et un perfectionnement à un appareil pour sa mise en oeuvre, plus spécialement elle a pour but d'établir une technique permettant de dégrossir d'une manière facile et efficace un lingot 5 pour matériau en tôle mince qui est obtenu par un procédé de coulée en continu. Il est nécessaire, dans la production de tôles d'acier minces, de fixer au préalable la largeur du lingot sensiblement à celle du produit. Le lingot sera laminé à l'épaisseur du pro-10 duit recherché au cours des procédés ultérieurs mais, alors que le laminage en épaisseur peut être effectué facilement, la largeur ne peut être modifiée que dans une mesure réduite. De ce fait, il est nécessaire de préparer à l'avance la largeur du lingot pour l'amener sensiblement à celle du produit fini. Toutefois, la lar-15 geur des matériaux en tôles minces actuels correspond à des normes variées et les normes principales vont entre autres de 700 à 2000 mm, la limite supérieure étant approximativement le triple de la limite inférieure. En conséquence, afin d'obtenir un lingot dont la largeur est voisine de celle du produit, l'art antérieur con-20 siste à contrôler les dimensions du lingot ou à le traiter dans un laminoir à chaud comportant un dégrossisseur mais la possibilité d'action de ces stades est limitée en elle-même. Si la largeur recherchée pouvait être obtenue à volonté à l'aide du laminoir à chaud, l'opération pourrait être assurée avantageusement, 25 toutefois l'importance de l'action sur la largeur dans le laminoir à chaud est au plus de 40 à 60 mm. C'est-à-dire que, dans le premier stade, au cours duquel agissent les cylindres verticaux du désintégrateur de battitures, on prévoit une réduction maximale de 40 mm mais,dans les cages ultérieures qui laminent le lingot 30 alternativement selon les directions longitudinale et transversale, la largeur est à peine laminée. Même si le laminoir à chaud comporte quatre ou cinq cages de laminoir,la largeur n'est modifiée au plus que de 20 mm sous l'action des cages de laminage ultérieures, ce qui est bien connu des techniciens. En conséquence, la 35 majorité des procédés antérieurs pour obtenir un lingot pour tôles minces assurent un laminage d'élargissement dans le laminoir de mise en brame avec lequel on obtient un lingot dont la largeur est voisine de celle du produit, mais cette technique nécessite un procédé de mise en brame spécial pour le lingot coulé en une 40 fois et sa mise en oeuvre est compliquée et ne peut être avanta 71 10600 2 2129997 geuse. Dans 1'intervalle,la technique de la coulée en continu s* est largement développée, celle-ci permettant d'obtenir en continu un lingot dont la largeur est d'environ 2000 mm au maximum. Pour utiliser avantageusement le procédé de coulée en continu, il faut 5 supprimer le procédé de coulée en lingot et le procédé de mise en brame qui fait suite à celui-ci, ces procédés entraînant des traitements intermittents, et laminer le lingot tel qu'il sort de la coulée en continu, c'est-à-dire 'ébaucher directement le lingot lors de la coulée, après quoi on envoie celui-ci à un la-10 minoir en tandem, mais, pour obtenir un lingot pour tôle mince avec une telle technique, la dimension du moule au moment de la coulée en continu doit être modifiée en fonction des dites conditions techniques et de la largeur envisagée. Toutefois ceci oblige à modifier la dimension du moule dans toute l'étendue de la 15 gamme correspondant aux dites largeurs des matériaux en tôles minces, selon la largeur à obtenir, même lorsque la charge à laminer à une largeur donnée, dans le laminoir à chaud, est faible. Ceci signifie qu'après avoir coulé l'acier de chaque charge, il faut un certain temps pour réaliser les opérations nécessaires pour la 20 modification du moule de coulée et ceci constitue l'un des inconvénients qui réduisent de façon importante le rendement du procédé de coulée en continu. L'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients, défauts et autres de l'art antérieur. On considère que si le lin-25 got coulé en continu peut être laminé en largeur dans une certaine gamme par les cages dégrossisseuses placées en avant du laminoir tandem, un matériau en bande laminé à chaud se trouvant dans la dite gamme peut être obtenu à partir d'un lingot coulé dans un' moule de dimension donnée. Conformément à ce procédé, il n'est pas 30 nécessaire d'arrêter la coulée pour changer la dimension du moule chaque fois que l'on change de largeur de tôle comme cela est usuel, mais on peut couler en continu une charge correspondant à des productions de tôles ayant au moins plusieurs largeurs avec le moule réglé à une dimension fixe, ce qui permet de bénéficier 35 au maximum des avantages de la coulée en continu et d'accroître le rendement du procédé de coulée en continu. D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans- lesquels : 40 Fig. 1 représente la ligne selon laquelle sont disposés 71 10600 3 2129997 les cylindres dans un laminoir dégrossisseur en continu conventionnel; Fig. 2 représente la disposition de la ligne des cylindres dans un laminoir dégrossisseur en continu conforme à l'invention; 5 Fig. 3 est une vue en élévation frontale d'un cylindre à gorge de laminage des bords conforme à l'invention; Fig. 4 illustre l'état de déformation du matériau lorsqu* on utilise le cylindre lisse de laminage des bords conventionnel; Fig. 5 illustre l'état de déformation du matériau lorsqu' ÎO on utilise le cylindre à gorge de laminage des bords conforme à l'invention; Fig. 6 illustre une disposition pratique des cylindres de trois laminoirs en continu, conforme à la disposition des cylindres dans la figure 2; 15 Fig. 7 illustre la disposition des cylindres lorsque l'in vention est appliquée à la ligne d'un laminoir réversible, et Fig. 8 illustre une disposition pratique des cylindres de deux laminoirs dégrossisseurs conforme à celle de la figure 7. La figure 1 illustre la disposition, dans la ligne de 20 laminage, des cylindres d'un laminoir dégrossisseur conventionnel dans lequel la réduction par laminage de la largeur de la plaque à ébaucher par le jeu de cylindres verticaux 1 du désintégrateur de battitures constituant le premier stade, est de 40 mm au maximum, comme indiqué ci-dessus, celui assuré par les quatre cages 25 2, 3, 4 et 5 ultérieures qu'il est possible d'obtenir étant de 20 mm au maximum, ce qui correspond à une réduction totale par laminage de 60 mm. Du fait que les cylindres verticaux pour régler la largeur, disposés ën avant de la deuxième cage des cylindres horizontaux, sont des cylindres à bords lisses, lorsque l'on pro-30 cède à un laminage intense selon la largeur, seules les parties latérales du lingot sont laminées et la déformation n'est pas répartie uniformément sur toute la largeur , de sorte que le lingot est sujet à un gauchissement. Selon le procédé de laminage de dégrossissage pour lami-35 ner la largeur du lingot, conforme à l'invention, des cylindres verticaux comportant au moins un couple de cylindres à gorge sont disposés en amont des cylindres horizontaux de l'une au moins des cages du laminoir dégrossisseur en continu qui, en général, assure le laminage à chaud à une température de finition qui est supé-40 rieure au point de transformation , de préférence à 1100 à 4 71 10600 2129997 1300°C, ou en avant de ou au voisinage des cylindres horizontaux du laminoir dégrossisseur réversible. Etant donné que la disposition de tels cylindres verticaux à gorge évite toute possibilité d'un laminage effectué seulement sur les parties latérales du lin-5 got ou d'un gauchissement tel qu'il se produit habituellement, il est possible de laminer la largeur sur une gamme plus grande qu* avec le laminoir de dégrossissage antérieur, ce qui assure un rendement plus élevé de l'opération, met complètement en valeur l'utilité de la coulée en continu et permet de négliger l'accrois-ÎO sement des chutes en bout (pertes de matériau dues à une extrusion en longueur des deux extrémités du lingot lors d'un laminage effectué sur la largeur) par comparaison avec un laminage effectué sur des lingots individuels. La figure 2 illustre la disposition des cylindres dans 15 un laminoir dégrossisseur selon l'invention. Le groupe de cylindres verticaux 10 du désintégrateur de battitures et'ceux des trois cages finales 13, 14 et 15 sont constitués, comme habituellement, par une paire de cylindres à bord lisse 18 et par des cylindres horizontaux 17. 20 La première cage 11 comporte des cylindres horizontaux 17 et deux paires de cylindres à gorge 18 pour laminer selon la largeur, conformément à l'invention, ceux-ci étant substitués aux cylindres à bord lisse 16 antérieurs. • > t La deuxième cage 12 comporte, dans l'ordre, les mêmes 25 cylindres verticaux à gorge 18 que ci-dessus, des cylindres à bord lisses 16 antérieurs et des cylindres horizontaux 17, Un cylindre vertical à gorge 18 est illustré dans la figure 3. Ces cylindres 18 sont, comme représenté, munis d'une gorge calibrée à leur périphérie et 1'adoption de tels cylindres 18 30 évite de laminer uniquement les parties'latérales du lingot,comme avec le cylindre lisse,étant donné que les parties latérales sont insérées dans les gorges, ce qui permet d'assurer une déformation uniforme sur la largeur et en même temps d'éviter tout gauchissement du matériau, ce qui, en conséquence, permet d'effectuer 35 éventuellement un laminage intense. Les gammes préférentielles des dimensions pour les cylindres verticaux à gorge seront données ci-après en ce qui concerne celles côtées dans la figure 3. Diamètre à fond de gorge (Do) du cylindre : 600 à 1200 mm. 40 Profondeur (B) de la gorge : 100 à 600 mm. 71 10600 5 2129997 Largeur au fond (H) de la gorge : 80 à 10055 de l'épaisseur du lingot. Arrondi du bord externe (R) de la gorge : 50 à 100 mm. Arrondi au fond (r) de la gorge ï 5 à 20 mm 5 Angle d'obliquité (a) du flanc de la gorge : 3 à 12°. La réduction au laminage de la largeur au cours du premier stade, avec les cylindres à gorge, différera plus ou moins selon la largeur du lingot mais, généralement, il est préférable de se fixer le but de 120 mm (sensiblement 80 à 90 mm) dans le cas où 10 la largeur est supérieure à 1400 mm et de rechercher 150 mm (sensiblement 120 à 130 mm), dans le cas où elle n'est pas supérieure à 1400 mm. L'épaisseur du lingot soumis à la compression selon la largeur peut être choisie à volonté, mais il est préférable d'avoir une certaine épaisseur et avantageux qu'elle soit 15 supérieure à 180 mm, de préférence autour de 200 à 350 mm. A- ce sujet, il est préférable de placer un jeu de cylindres de pincement vertical 19 en amont de la première cage 11 lorsque la déformation assurée dans cette cage par les dits cylindres à gorge est importante. 20 Dans l'ensemble de la conception du procédé, le nombre de moules pour la coulée en continu qui sont nécessaires pour produire les lingots sous des largeurs qui varient entre 700 et 2000 mm est d'environ 2 ou 3 et, avec des moules de, par exemple, 1000, 1500 et 2000 mm en largeur, il est possible de produire des tôles 25 minces de 700 à 2000 mm de largeur. Il est très désirable pour les deux opérations de coulée en continu et de laminage, de pouvoir produire des tôles ayant 1'une quelconque des largeurs de la gamme avec seulement deux ou trois moules et que la dite disposition de cylindres à gorge, illustrée dans.la figure 2, soit con-30 çue pour assurer une réduction de la largeur comprise entre 400 à 500 mm au maximum. En d'autres mots, si la réduction au laminage assurée par un groupe de cylindres à gorge est d'environ 150 mm, il suffit d'en prévoir trois pour assurer une réduction de 450 mm. La réduction d'environ 50 mm résultant du laminage par les cylin-35 dres verticaux 10 du désintégrateur de battitures s'ajoute à ces réductions et, de ce fait, il est possible d'obtenir une réduction en largeur maximale de 500 à 600 mm. Les trois cages qui constituent la troisième cage et les cages suivantes sont utiles pour contrôler de façon précise 1* 40 épaisseur et la largeur du lingot laminé en largeur et elles sont 71 10600 6 2129997 disposées à la suite dans le laminoir en tandem. La figure 6 illustre trois modes de réalisation pour la disposition des cylindres dans un laminoir dégrossisseur en continu, qui sont susceptibles d'être adoptés selon les circonstan— 5 ces spéciales prévalant dans l'usine les mettant en oeuvre, et qui dérivent du cas de la figure 2, A savoir (a) illustre deux paires de cylindres à gorge qui sont disposées avant la première cage 11 seulement, (b) deux paires de cylindres à gorge qui sont disposées respectivement avant les première et seconde cages 11 10 et 12 et (c) trois paires de cylindres à gorge disposées avant la première cage 11 et une paire de cylindres à gorge disposée avant la deuxième cage 12. Les trois cages suivantes sont les mêmes dans l'un quelconque des cas a, b et c comme illustré dans la figure 2» 15 Les figures 7 et 8 illustrent des modes de réalisation d'un laminoir dégrossisseur réversible, la référence"20 désignant la première cage du laminoir dégrossisseur réversible et 21 la seconde cage.-Dans le laminoir dégrossisseur réversible, le lingot passe plusieurs fois de façon alternative entre la pre-20 mière et la seconde cages. La première cage est constituée par des cylindres horizontaux 22 et des cylindres verticaux à gorge 23 et la deuxième cage 21 comporte des cylindres lisses de laminage des bords 24 et des cylindres horizontaux 25 comme habituellement. Les cylindres verticaux à gorge 23 sont identiques à 25 celui représenté dans la figure 2. Les cylindres horizontaux 22 de la première cage 20 ont le même rôle que les cylindres de pincement 19 dans la figure 2 et après avoir assuré le laminage nécessaire au moyen des cylindres à gorge 23, l'épaisseur et la largeur sont réglées par les cylindres lisses 24 et les cylindres 30 horizontaux 25 de la deuxième cage 21 après quoi le lingot est envoyé au laminoir tandem suivant. La figure 8 illustre deux modes de réalisation pour la disposition des cylindres dans un laminoir dégrossisseur réversible qui peuvent être utilisés selon les circonstances spéciales pré-35 valant dans l'usine les mettant en oeuvre, ces modes de réalisation dérivant de celui de figure 7. Dans cette figure (a) illustre le cas où une paire de cylindres verticaux à gorge 23 sont disposés respectivement en aval des cylindres horizontaux 22 de la première cage 20 et en amont des cylindres horizontaux 25 dans 40 la deuxième cage 21 et (b) correspond au cas où des cylindres à 71 10600 7 2129997 gorge verticaux 23 sont disposés respectivement en avant et en arrière des cylindres horizontaux 22 dans la première cage 20 et en avant des cylindres horizontaux 25 dans la seconde cage 21» Conformément à l'invention, le laminoir dégrossisseur 5 assurant une modification en largeur du lingot comporte au moins une paire de cylindres verticaux à gorge pour laminer le lingot selon la largeur, ce qui permet d'éviter que, lorsque l'on effectue une réduction importante, seuls les parties latérales du lingot soient laminées et que la déformation ne soit pas répartie 10 uniformément sur toute la largeur du matériau ou que le lingot soit sujet à un gauchissement, comme cela se produisait avec les cylindres lisses conventionnels, et, en conséquence, il est possible d'effectuer une réduction importante et d'assurer le laminage en largeur dans une gamme de dimensions suffisamment large. 15 De plus, les coulées peuvent être effectuées en continu avec un moule fixe, ce qui assure les avantages inhérents à la coulée en continu et élève le rendement du laminoir. Les résultats pratiques de l'invention apparaîtront à la lecture des exemples ci-après. 20 EXEMPLE 1 Un acier effervescent dont la composition correspondait à : C: 0,05 à 0,12% ; Mn: 0,3 à 0,6% ; Si: 0,05 à 0,15% ; P; moins de 0,03% y S: 0,03% et Al s 0,005 à 0,02% a été coulé en continu pour fournir un lingot dont la largeur était de 1910 mm et 1* 25 épaisseur de 225 mm et ce lingot a été extrait à environ 1230°C pour être alimenté à une ligne de laminoir telle qu'illustrée dans la figure 2 pour assurer son dégrossissage. La température du lingot était voisine de 1200°C à l'entrée du laminoir dégrossisseur. Les variations de la largeur au droit des différentes 30 cages dégrossisseuses sont données dans le tableau 1 et la largeur finale était de 1470 mm, c'est-à-dire que la réduction était de 440 mm et la température du lingot était de 1080°C à la sortie du laminoir dégrossisseur. TABLEAU 1 Largeur Réduction en Epaisseur largeur de la passe (mm) (mm) (mm) Réduction par laminage de l'épaisseur (mm) Pourcentage de réduction de 1 épaisseur O O- o o Lingot 1910 225 Cylindres verticaux du désintégrateur de battitures 1870 - 40 1ère Premiers cylindres à gorge Deuxièmes cylindres à gorge 1720 1550 -150 -170 240 250 cage Cylindres horizontaux 1580 + 30 183 —67 26,8 2ème Cylindres à gorge 1480 -100 188 cage Cylindres lisses 1450 - 30 Cylindres horizontaux 1470 + 20 128 -60 31,9 3ème Cylindres lisses 1455 - 15 cage Cylindres horizontaux 1470 + 15 81 -47 36,7 4ème Cylindres lisses 1460 - 10 cage Cylindres horizontaux 1470 + 10 49 -32 39,5 5ème Cylindres lisses 1465 — 5 • cage Cylindres horizontaux 1470 + 5 30 -19 38,8 ai Kî —» K> sO sO vO 71 10600 9 2129997 EXEMPLE 2 Un acier calmé à l*aluminium dont la composition correspondait à: C: 0,04 à 0,0675 ; Mn: 0,2 à 0,6?5 ; Si: traces ; P: moins de 0,025"S ; S: moins de 0,02ro et Al: 0,25 à 0,65?o a été mis 5 sous forme d'un lingot de 1600 mm de largeur; son épaisseur étant de 200 mm et sa longueur étant de 8 mètres, et ce lingot a été extrait à 1250°C pour être alimenté à 1220°C à un laminoir dégrossisseur réversible pour assurer son dégrossissage. La température du lingot était de 1070°C à la sortie du laminoir dégrossisseur. 10 Les variations de la largeur et de 1*épaisseur au droit des différentes cages du cylindre dégrossisseur réversible sont données dans le tableau 2. TABLEAU 2 Passe N° Largeur Réduction en largeur de la passe Epaisseur Réduction par laminage de 1'épaisseur Pourcentage de réduction de 1* épaisseur (mra) ( mm) (mm) (mm) (%) Lingot 1600 200 1 Cylindres horizontaux (22) 1600 O 195 - 5 Cylindres à gorge (23) 1460 - 140 210 + 15 o Cylindres à gorge (23) • 1300 160 225 +15 Cylindres horizontaux (22) 1310 + 10 215 -ÎO Cylindres horizontaux (22) 1320 + 10 200 -15 3 Cylindres à gorge (23) 1200 120 210 + 10 Cylindres lisses (24) 1180 - 20 4 Cylindres horizontaux (25) 1210 + 30 160 -50 23,8 «» Cylindres horizontaux (25) 1230 + 20 110 -50 31,2 Cylindres lisses (24) 1215 m 15 6 Cylindres lisse (24) 1200 - 15 0 Cylindres horizontaux (25) 12ÎO + 10 70 -40 36,4 7 Cylindres horizontaux (25) 1220 + ÎO 42 «28 40,0 Cylindres lisses (24) 1215 - 5 8 Cylindres lisses (24) 1215 O Cylindres horizontaux (25) 1220 + 5 26 -16 38,1 C cr cz c hO Ki •O VÛ •-4 71 10600 " 2129997 REVENDICATIONS 1«- Un procédé de dégrossissage en largeur d'un lingot dans lequel le lingot est alimenté à des cages de laminage constituant différents stades, ces cages comportant des cylindres lisses de laminage des bords et des cylindres horizontaux pour le 5 dégrossissage dudit lingot caractérisé en ce qu'on utilise au moins une paire de cylindres verticaux à gorge exerçant une pression sur le lingot, dans les premières cages assurant le dégrossissage, de manière à assurer un laminage maximum de 500-à 600 mm par compression selon la largeur du lingot après quoi on effectue lO un laminage en épaisseur au moyen des cages suivantes. 2.- Un procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on utilise un lingot coulé en continu. 3.- Un procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on effectue l'opération après avoir éliminé les battitures 15 au moyen des cylindres verticaux du désintégrateur de battitures. 4.- Un procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on effectue le laminage en largeur au moyen de cylindres verticaux à gorge montés dans la première cage de laminage placée après les cylindres verticaux du désintégrateur de battitures de 20 manière à obtenir un lingot convenant pour la production de tôles minces. 5.- Un procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on effectue un laminage en largeur par compression au moyen des cylindres à gorge tout en maintenant le lingot avec des cylin- 25 dres de pincement horizontaux de manière à obtenir un lingot convenant pour la production de tôles minces. 6.- Un procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'on effectue un laminage en largeur en plusieurs stades tout en maintenant le lingot, comprimé dans les cylindres à gorgé, au 30 moyen des cylindres de pincement horizontaux. 7.- Un procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau est soumis à un déplacement alternatif pour assurer plusieurs compressions selon la largeur au moyen des cylindres à gorge. 35 8.- Un appareil pour dégrossir un lingot en largeur com portant des cages, assurant différents stades, constitués par des cylindres de laminage lisses de laminage des bords et des cylindres horizontaux caractérisé en ce que l'on prévoit dans les dites cages au moins une paire de cylindres verticaux à gorge assurant - 71 10600 12 2129997 une compression du lingot avec lesquels on effectue un laminage comprimant le lingot selon la largeur. 9.- Un appareil pour dégrossir un lingot selon la largeur dans une ligne de laminoir dégrossisseur réversible pour produire 5 des tôles minces,travaillant par laminage à chaud,le matériau circulant selon un mouvement alternatif, les cages de différents stades étant constituées par des cylindres lisses de laminage des bords et des cylindres horizontaux caractérisé en ce qu'il comporte dans les dites cages au moins une paire de cylindres ver-10 ticaux à gorge assurant une compression du lingot pour effectuer un laminage avec compression du lingot selon la largeur. 10',- Un appareil selon la revendication 8 caractérisé en ce que le laminoir dégrossisseur est placé à la suite de l'appareil de coulée en continu. 15 11.- Un appareil selon la revendication 8 caractérisé en ce que le laminoir dégrossisseur est disposé à la suite des cylindres verticaux du désintégrateur de battitures. 12.- Un dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que les cylindres verticaux à gorge sont disposés après 20 les cylindres de pincement horizontaux. 13.- Un appareil selon la revendication 8 caractérisé en ce que les cages de laminage placées après les cylindres de pincement horizontaux comportent plusieurs groupes de cylindres verticaux à gorge. 25 14.- Un dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte des cages de laminage comportant plusieurs groupes de cylindres lisses de laminage des bords et.des cylindres horizontaux à la suite des cages de laminage comportant des cylindres verticaux à gorge. 30 15.- Un appareil selon la revendication 8 caractérisé en ce que les valeurs suivantes sont adoptées pour les cylindres verticaux à gorge : Diamètre au fond de la gorge : 600 à 1200 mm Profondeur de la gorge : 100 à 600 mm 35 Largeur au fond de la gorge: 80 à 100% de l'épaisseur du lingot Rayon de raccordement à la périphérie de la gorge: 50 à ÎOO mm Rayon de raccordement au fond de la gorge : 6 à 20 mm Angle oblique du flanc de la gorge : 3 à 12° 16.- Un appareil selon la revendication 9 caractérisé en 40 ce que l'on utilise des cages de laminage qui comportent des 71 10600 13 2129997 cylindres verticaux à gorge en avant de et à l'arrière des cylindres horizontaux. 17.- Un appareil selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'on dispose des cylindres verticaux à gorge en.arrière 5 des cylindres horizontaux dans la première cage et en avant des cylindres horizontaux dans la deuxième cage qui fait suite à celle-ci. 18.- Un appareil selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'on utilise une cage de laminage dans laquelle les 10 cylindres verticaux à gorge de différents stades sont disposés entre les cylindres de pincement horizontaux et les cylindres horizontaux.