Brevet FR2125256A1 — publié le 19720929

La présente invention concerne un procédé de laminage à chaud qui permet d'obtenir du fil machine, ou un produit similaire, de mince section et présentant une surface de haute qualité* Ce procédé est particulièrement indiqué pour 5 la production du fil machine en cuivre* Il est connu que le fil machine en cuivre, par exemple à usages électriques, s'obtient en laminant à chaud des wire-bars (barres à fil), des billettes coulées ën semi-continu, ou bien un lingot continu obtenu au moyen de différents 10 systèmes de coulée continue» Le laminage est poussé normalement jusqu'à l'obtention d'un fil machine d'un diamètre d'environ 6 mm. Après le laminage, il est procédé au décapage, qui consiste, d'ordinaire, en une immersion des bobines dé fil dans des cuves 15 contenant d'abord un liquide décapant, puis un liquide servant au lavage et éventuellement, un liquide pro tecteur» Dans le cas de fil machine produit èn continu, ces opérations peuvent être effectuées à la sortie du laminoir dans des tubes où s'écoulent des liquides ou des gaz qui décapent et lavent le fil machine avant que ce dernier soit enroulé sur des bobines* Le fil machine ainsi obtenu présente une surface d'aspect poudreux et irrégulier, par conséquent ne permettant pas une opération de tréfilage facile et économique sans 25 ruptures, écailles, etc* Par ailleurs, la nécessité s'est fait sentir de produire du fil machine de diamètre inférieur à 6mm; toutefois, il semblait que sur un fil machine aussi fin, certains défauts, inhérents dans une certaine mesure au fil de 6 mm 30 et plus, comme les défauts découlant de l'existence de criques ou fissures dans la structure et la surface du fil machine, seraient nuisibles aux qualités du tréfilage, pratiquement nécessaires pour ce fil machine* On sait en effet que ces criques ou fissures persistent même si l'on continue 35 à exercer une pression en réduisant, selon le procédé conventionnel de laminage, le diamètre du fil machine* Si ces défauts peuvent encore être tolérés dans des fils d'un diamètre de 6 mm et plus, parce que la section transversale est encore assez forte, on estime au contraire, que pour ko des diamètres inférieurs à 6 mm, l'effet des criques peut 71 38622 2125256 être éventuellement trop nuisible à la qualité du fil machine « Du reste il n'était pas non plus facile d'obtenir du fil machine d'un diamètre inférieur à 6 mm. On a vu qu'avec 5 les systèmes connus on obtient du fil machine dont la surface est poudreuse et irrégulière» Ainsi pour passer au tréfilage, afin d'obtenir des fils de diamètre inférieur à 6 ma, on doit donc» surtout, si l'on veut obtenir des fils minces ou très minces, recourir souvent à des opérations préalables de 10 scalpage ou de rasage superficiel du fil machine laminé à chaud, afin d'éliminer les oxydes résiduels et les autres défauts de compacité et d'homogénéité. Ces opérations exigent des machines compliquées et lentes, et entraînent inévitablement des pertes de métal: en d'autres termes, ces opérations 15 sont très coûteuses. On a tenté d'obtenir du fil machine de diamètre inférieur à 6 mm directement par laminage, mais les résultats pratiques ont été peu satisfaisants en raison tant des difficultés rencontrées dans le laminage que de l'importance 20 des pertes de matière. En effet, lorsque le diamètre du fil produit diminue» la surface exposée à l'air augmente» à égalité de poids, ce qui entraîne une oxydation superficielle considérable» En conséquence le décapage qui doit être effectué sur le produit laminé détermine une perte notable de 25 matière qui a une incidence nuisible sur les prix de revient» Le but principal de la présente invention est de remédier aux "inconvénients précités des procédés actuellement en usage pour la production de fil machine de petit diamètre, en imaginant un procédé permettant d'obtenir du fil machine 30 de diamètre inférieur à 6 mm, qui ne soit pas atteint des défauts résultant des criques inhérentes au fil lui-même, défauts constatés au cours des phases précédentes du procédé actuel, non seulement pour les fils de diamètre inférieur à 6 mm, mais même pour certains fils de diamètre supérieur à 35 cette limite» Un autre but important de la présente invention consiste à imaginer un procédé qui puisse être mis en oeuvre facilement en utilisant des outillages pour laminer de type traditionnel, sans qu'il soit nécessaire d'employer des machines ko pour le rasage superficiel ou d'autres outillages auxiliai 71 38622 2125256 res. Encore un autre but de l'invention consiste à trouver un procédé particulièrement apte à l'emploi dans les installations de production en continu de i'xi machine. } Tous ces buts et d'autres encore sont obtenus- par le procédé de laminage à chaud couronne à la présente invention, et consistant à soumettre le produit de départ à un laminage à chaud sous 1*action d'un train de laminoirs multiples, présentant chacun des groupes de plusieurs cylindres, à soumettre en même temps le produit en cours de laminage à un traitement de decapage, et L pousser les pressions spécifiques engendrées dans ce laminpge à chaud jusqu'à des valeurs très élevées qui découlent du fait d'opérer sur du i'il inférieur à 6 inm de diamètre et jusqu'à 2 mm de diamètre* D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple du réalisation préférée mais non exclusive et en se référant aux dessins annexés sur lesquels : 20 ia fig. 1 est une vue de face schématique d'un lami noir à fil mgchine, suivant un brevet précédent du présent requérant ; la fig. 2 est une coupe transversale d'un groupe du laminoir représentée sur la figure précédente. 25 Le procédé suivant l'invention est réalisé en utilisant de préférence tin laminoir construit suivant les études précédentes du présent requérant; plus précisément, chaque groupe 3 de ce laminoir est construit selon le brevet italien 79^085 (la figure 2 représente une coupe transversale a'un groupe 3° de laminage), tandis que la liaison entre les groupes est réalisée conformément à la demande de brevet français 7018/37 auouel se réfère la vue représentes à la figure î. Les cylindres de laminage 1 sont disposés à '^0° l'un par ranport à l'autre (figure 1) et l'on fait passer le fil macnine en cours de la-35 minage 2, constamment immergé dans un liquide réfrigérant et/ ou lubrifiant introduit dans les groupes du haut en 3, et vidangé au-dessous, en h-* La parcours de ce liquide est représenté par des flèches continues sur la figure 2 „ Selon la présente invention, il est ajouté audit liquide de réfrigérant et, ou lubrifiant une solution spéciale à action 71 38622 4 2125256 décapante (par exemple un mélange d'eau et d'alcool méthy— 11que)• On obtient ainsi un liquide réfrigérant et/ou lubrifiant et à la fois décapant qui est introduit en 3 dans chaque 5 groupe du laminoir et qui va intéresser les cylindres de laminage 1 et le fil machine 2, va ensuite se vidanger au-dessous, en 4 et, débordant entre un groupe et l'autre en correspondance avec des éléments en forme de cuvette 6 (figure 1) disposés autour de l'axe de laminage de façon à 10 former une sorte de canal pour ledit liquide (ces éléments en forme de cuvette sont décrits dans la demande de brevet français N.7018 737) # Sur la f;Lgure 2 les flèches en pointilLé 7 indiquent le parcours du lubrifiant pour les engrenages du groupe, lequel parcours ne croise en aucun 15 point celui du liquide précité» La figure 2 représente un groupe avec un arbre d'entrée supérieur, mais évidemment la disposition est entièrement semblable pour les groupes avec arbre d'entrée inférieur (pour plus de détails voir le brevet italien No. 79^°85) Il est en outre connu que l'énergie nécessaire pour laminer une barre le long d'un train de laminoir augmente rapidement à mesure que diminue le diamètre du produit en cours de laminage• Par exemple dans un train de laminage en ligne 35 à groupes rapprochés avec des réductions en surface a peu près constantes d'une valeur d'environ 18$ d'un groupe à l'autre, si l'absorption de puissance du premier groupe est de 6 CV, la puissance absorbée au VXXIème groupe correspond à environ 60 CV (par exemple, pour produire du fil machine 40 de 6 mm de diamètre en partant d'une barre de cuivré chauffée 71 38622 5 2125256 de 38 mm de diamètr^. La présente invention expMte délibérément la constatation selon laquelle, lorsqu'augmente la pression exercée par chaque cylindre sur le métal, la surface de contact, à travers laquelle l'effort du cylindre est transmis au métal, décroît à mesure que le diamètre de la barre laminée diminue» Cela fait croître la valeur de la pression spécifique sur la surface du métal jusqu'à des chiffres très élevées» Or on a constaté qu'il existe une valeur critique, au delà de laquelle ces pressions spécifiques, dans des circonstances particulières dont il va être question, produisent une autosoudure entre les points du fil machine séparés par des criques ou par des irrégularités superficielles quelconques® En fait, on a constaté que ce seuil critique correspond aux pressions spécifiques engendrées lorsque l'on opère sur du fil machine dont le diamètre est inférieur à 6 mm et s'abaisse jusqu'à 2 mm» Plus particulièrement» on a trouvé que l'efficacité des actions d*autosoudure sur les irrégularités superficielles est proportionnelle aux puissances absorbées qui-, dans l'exemple ci—dessus, sont dans le rapport de 6 à 60, c'est-à-dire dix fois plus grandes dans le groupe de sortie que dans le groupe d'entrée» Cela est dû à 1'augmentation considérable des pressions spécifiques auxquelles donne lieu le passage du groupe d'entrée au groupe de sortie» Les circonstances particulières auxquelles il a été fait allusion se produisent lorsqu'à l'action du laminage se combine celle du décapage de façon simultanée, ce laminage à chaud et de décapage étant réalisés à travers plusieurs groupes de laminage du type à trois cylindres formant des angles de 120°: cette action s'exerce d'une manière sans cesse plus efficace à mesure que l'on passe à des diamètres plus petits, et permet d'obtenir des surfaces de meilleure qualité. Grâce à l'adjonction de solutions décapantes, qu'im-' plique le procédé sur lequel porte la présente invention, le s surfaces de la barre en cours de laminage sont ravivées par l'action décapante jusque dans les plus petits interstices ou craquelures que la barre elle-même peut présenter à sa surface» En outre l'action continue de compression des cy 71 38622 6 2125256 lindree de laminoir le long du train de laminage, exerce une action de soudage sous pression entre les particules métalliques purifiées de la surface de la barre» En pratique on a constaté que lkction des cylindres de laminage est d'autant plus efficace que les pressions spécifiques exercées sur le fil machine par les cylindres de laminage sont plus grandes» En particulier, sont apparues d'une efficacité considérable, comme il a été dit plus haut, les très hautes pressions spécifiques nécessaires pour réduire le diamètre du fil machine en cours de laminage au—dessous de 6 mm» En utilisant le procédé répondant à la présente invention pour produire du fil machine d'un diamètre inférieur à 6 mm (par exemple du fil de 3 mm de diamètre), on obtient des résultats de nature à faire préférer ce type de fil machine à celui que l'on obtient par la technique connue» Un tréfilage ultérieur du fil machine en cuivre obtenu par le nouveau procédé, devient facile et le fil est alors produit avec avantage économique et technique car l'opération s'effectue sans ruptures et en outre, étant donné qu'il est possible de partir d'un diamètre plus petit, le travail de tréfilage est allégé» En substance, dans le cas de laminage jusqu'à des diamètres inférieurs à 6 mm, le procédé conforme * l'invention permet d'appliquer une ultra-compression à chaud sur des surfaces en cours de décapage, de sorte que l'intégrité superficielle du fil en formation se trouve reconstituée automatiquement, ce qui produit indépendamment des défauts eventuels existant en amont du train de laminage. Cette possibilité de reconstituer l'intégrité superficielle, jusqu'à maintenant inconnue dans la technique du cuivre, entraîne en outre taie plus grande tolérance aux impuretés contenues dans les métaux (en particulier dans le cuivre) et rend possible même l'utilisation de matières considérées comme étant de mauvaise qualité pour la production de fils fins. Il est évident que le procédé répondant à la présente invention peut être utilisé dans des installations conçues pour la production de fils machine de type quelconque, tânt existantes que de conception nouvelle. En outre l'application de cette invention est très avantageuse dans des installations pour la production en continu de fil machine, qui utilisent des systèmes à coulée conti 71 38622 2125256 nue, par exemple avec des roues de coulée, conformes aux études antérieures du requérant actuel» L'installation peut être constituée, par exemple, par une machine à coulée à roue, suivie d'un train de laminage dans lequel est itilisé le procédé conforme à la présente invention, lequel train est suivi à son tour d'un dispositif pour enrouler le fil machine» On peut apporter à l'invention ainsi conçue de nombreuses modifications et variantes rentrant dans le cadre du même concept inventif• En pratique les substances décapantes utilisées pourront varier selon les exigences, de même que pourront être quel^ conques les modalités d'introduction de ces mêmes substances» Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits et illustrés uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention» 71 38622 8 2125256 REVENDICATIONS 1) Procédé de laminage à chaud pour l'obtention du fil machine ou du fil similaire de mince section présentant des surfaces de haute qualité, en particulier de fil machine en 5 cuivre, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il con siste à soumettre le produit de départ à un laminage à chaud sous l'action d'un train multiple de laminage, comportant des groupes de plusieurs cylindres chacun, à soumettre en même temps le produit en cours de laminage à un traite-10 ment de décapage, et à pousser les pressions spécifiques engendrées par ce laminage à chaud jusqu'à des valeurs très élevées qui découlent du fait d'opérer sur du fil machine d'un diamètre inférieur à 6 mm et s'abaissant jusqu'à 2 mm. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en 15 ce qu*il s'applique au moyen de groupes de trois cylindres de laminage chacun» 3) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de décapage s'effectue en utilisant comme véhicule le liquide refroidisseur et/ou lubrifiant pour les 20 cylindres de laminage. 4) Procédé suivant la revendication 3» caractérisé en ce que la matière en cours de laminage reste constamment immergée dans le liquide réfrigérant et décapant, depuis le moment où elle entre dans le laminoir jusqu'à celui où elle en sort. 25 5) Produit (fil machine) obtenu en mettant en oeuvre le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il présente des dimensions inférieures à 6 mm et allant jusqu'à 2 mm de diamètre, et que les fissures (criques) superficielles sont autosoudées, ce qui fait que 30 l'intégrité superficielle du métal est efficacement reconstitué»