Brevet FR2198798A1 — publié le 19740405

L'invention concerne un procédé our éviter la production d'écailles lors du laminage en présence de lubrifiants contenant de l'hydrogène. Le rendement et le coût spécifi@ue du laminage dé pendent considérablement, @@ns le lamina@e à froid des métaux, de la façon dont les cylindres utilisée se comportent dans le travail de laminage à froid. Les cylindres à froid doivent, suivant le produit à laminer, avoir, sur les corps des cylindres, une dureté superficielle de 80 à 100 Sh D.En raison des aciers ferritiques à outils utilisés, en particulier du type 80 CrMo 7, il n'y a pas durcissement à coeur dans la trempe la température de trenpe (durcissevment complet ou durcissement partiel des bords par induction). La zone de bordure transformée complètement en martensite a une profondeur maximale d'environ 25 mm. Pour obtenir la dureté élevée nécessaire de bordure, on soumet les cylindres à froid seulement à un traitement, entre 80 et 160 C, d'atténuation des ten- sions internes, et ils ont par suite des contraintes propres rela tiveent élevées. lors du laminage à froid, malgré la dureté relativement élevée du corps de cylindre, il se produit dans la zone de bordure la plus extéricure, un durcissement additionnel par déformation de la matiere à froid. Il faut, à certains intervalles de temps, meuler la zone déformée à froid pour rétablir une surface uniforme du corps du cylindre et éviter le danger aue, pour suite de la fatigue de la matière, des fissures se forment dans la zone de bordure déformée à froid. Un écaillage se produit souvent sur les cylindres à froid, c'est-à-dire que des parties planes de la surface durcie éclatent. En général, les premières fissures superficielles n'apparaissent pas dans, mais sous la surface. Ces fissures les plus petites s'élargissent à la façon d'une rupture par fatigue et conduisent finalement à des écaillages de grande surface.(Rheinstahl-Technik, 1970, No. 1, p. 3-7 et Radex-Rundschau 1e71, p. 563-576). Ces écaillages ne doivent être attribués nu'en partie à des sollicitations excessives locales causées par des briseurs de feuillard ou à l'introduction d'impuretés ou encore à des inclusions non métalliques dans la zone de bordure des cylindres à froid. Sans aucun doute, une partie de ces écaillages n'est pas pro- duite par une sollicitation locale excessive ou par des inclusions oxydées. Des recherches récentes (Journal of the Iron and Stel Insti tute, 1972, p. 163 à 167) ont montré qu'une teneur élevée en hydrogène, combinée aux contraintes propres existantes et aux contraintes additionnelles provenant du genre de laminage, est une cause importante supplémentaire des écaîllages. D'après l'état actuel des connaissances, le mécanisme de ce défaut est le suivant :: les lubrifiants utilises cas le laminage, les émulsions d'huile et d'eau. à 2 à 15 % d'huile (on utilise également des émul sions d'huile et de pétrole et des huiles végétales, ainsi que des lubrifiants synthétioues) sont partiellement décomposés dans l'emprise par les pressions et températures élevées apparaissant lors du laminage, ainsi que par des réactions électrochimiques. Il se produit de lthydrogène atomique, qui pénètre par diffusion dans la surface des cylindres de travail.Des essais de simulation ont montré que la diffusion de l'hydrogène est particulièrement bonne dans la zone martensitiaue de bordure, mais attelle est notablement plus faible dans la couche de texture qui suit, avec un étage intermédiaire supérieur. Dans le passage de la martensite à l'étage intermédiaire, il se produit, par accumulation de l'hydrogène diffusant, une pointe très élevée d1hydrogène allant jusqu'au-delà de 13 ppm. Du fait de la concentration élevée en hydrogène, éventuellement renforcée par des inclusions non métalliques et des traces d'austénite résiduelle, il se produit un état de fragilité de la matière ainsi que des contraintes additionnelles internes et, par suite, finalement, l'apparition de fissures locales que, sous un autre rapport, on peut qualifier de fissures floconneuses dues à l'hydro- gène. les contraintes dynamiques dues aux efforts de fonctionnement élargissent de telles fissures minuscules jusqu'à la rupture par fatigue; des écaillages se produisent. Le but de l'invention est d'empêcher aue des écaillages apparaissent pendant l'utilisation des cylindres. Suivant l'invention, on atteint ce but en empêchant que de l'hydrogène provenant du lubrifiant pénètre dans les cylindres. D'apres l'article cité plus haut de "The Iron and Steel Institute", on obtenait certes une augmentation de la durée de vie des cylindres en modifiant la concentration du lubrifiant dans l'émulsion aaueuse, mais on n'y apprenait pas comment empêcher de l'hydrogène provenant de l'émulsion de pénétrer dans les cylindres. On a trouvé que les potentiels électriques entre les cylindres l'un par rapport à l'autre et des cylindres par rapport au produit à laminer sont influencés par des circonstances imprévisibles et qu'une répartition défavorable du potentiel favorise fortement la pénétration, dans les cylinc1res, d'hydrogène provenant du lubrifiant. L'invertion nropose donc, dans un mode avantageux de mise en oeuvre, d'établir un potentiel électrique entre les cylindres et le produit à laminer.L'utilisation d'un potentiel électrique protecteur est en articulier indiouée quand on lamine des métaux non ferreux avec des cylindres en acier, car des forces électromotrices apparaissent plus élevées avec une telle association que par exemple dans le cas du laminage de 1' acier avec des cylindres en acier. Il est avantageux d'établir le potentiel de manière qu'il soit nul à la fois entre les cylindres et entre les cylindres et le produit à laminer. Pour les lubrifiants à réaction acide, le potentiel des cylindres est avantageusement positif par rapport au produit à laminer. Pour les lubrifiants à réaction basique, on choisit le potentiel des cylindres par rapport au produit à laminer de préférence de manière qu'il n'y ait ni transport d'ions E ni d'ions 0E vers le cylindre. Il faut déterminer dans le détail les potentiels nécessaires pour une cage donnée de laminoir, car, par suite de courants de cheminement inconnus et d'une excitation inductive accidentelle, on ne peut pas prévoir les potentiels propres qui apparaissent dans les cages de laminage. Il faut à cet effet effectuer les mesures convenables. Pour les cages quarto et les autres cages à plusieurs cylindres, il peut titre nécessaire 'établir entre, d'une part, les cylindres de travail et, d'autre part, le produit à laminer ou les cylindres de soutien, des potentiels électrioues différents, pour obtenir entre le cylindre de travail et le produit à laminer le potentiel suivant l'invention.Mais il suffira en général de compenser un potentiel propre arparaissant éventuellement entre les cylindres de travail et les cylindres de soutien, en établissant un potentiel étranger. D'après les connaissances acauises jusqu'à ce jour, il faut au moins 0,1 ampère par mètre carré de surface de contact de cylindre. Comme l'isolation électrique des cylindres de travail par rapport au produit à laminer ou à la cage, qui est facilitée par l'établissement de w potentiels étrangers, exige des mo dification considérables, en particulier dans le cas d'installations de laminage existantes, il peut titre avantageux, en consentant des pertes de courant assez importantes, de créer, sans isolation électrique, un potentiel protecteur convenable. Il faut transmettre aux cylindres de travail, à travers des balles collectrices de contact, les courants protecteurs importants nécessaires à cet effet. C'est l'extrémité du tourillon non entraîné qui constitue la zone de contact la plus favorable. On peut se dispenser d'appliquer des :potentiels protecteurs en utilisant des lubrifiants qui ne dégagent pas d'hydrogène dans les conditions du laminage. Un lubrifiant qui y satisfait largement est une dispersion aqueuse de bisulfure de molybdène. Une dispersion aqueuse d'une ou plusieurs matières plastiques appropriées ne dégage pas non plus d'hydrogène ou n'en dégage que de faibles quantités dans les conditions du laminage. On a pu obtenir une amélioration considérable, relativement aux écaillages les plus minimes de laminage, en utilisant une émulsion usuelle du commerce contenant une addition d'environ O,1 /oo d'huile de silicone. Dans le cas des cylindres ayant un degré de pureté très élevé, tel qu'on peut les obtenir par exemple par le procédé de refonte électriaue sous laitier, on obtient, en utilisant ce lubrifiant, une protection sbire contre les écaillages. Dans le cas de cylindres d'un degré de pureté tel qu'il est propre aux aciers électriques usuels, l'effet protecteur de l'émulsion ne suffit pas dans tous les cas. Dans ces cas, en particulier quand on lamine des métaux non ferreux, il est préférable d'appliquer en mdme temps in potentiel protecteur pour empêcher, par l'application simultanée de ces deux mesures, la pénétration, dans les cylindres, d'hydrogène provenant du lubrifiant. Dans le cas idéal, le potentiel électrique entre le cylindre et le produit à laminer doit être réglé à zéro. Quand on ne peut pas le réaliser à cause des phénomènes électrolytiques, en partie incontrôlables, de 11 électrolyte se trouvant sous très haute pression, dans l'emprise, entre le cylindre et le produit à laminer, on connecte avantageusement, dans le cas d'un électrolyte acide, le cylindre de manière qu'il soit positif par rapport au produit à laminer. Dans le cas de lubrifiants à réaction alcaline, la polarisation avantageuse dépend de la nature de la suspension ou de son comportement électrolytique dans 11 emprise. Dans ce cas, dans l'esprit de l'invention, on polarisera et choisira la valeur du potentiel de façon telle aue, dans les conditions de fonetionnement, le cylindre repousse les ions hydrogène sans apport trop fort d'ions OH. Le potentiel du cylindre peut dans ce cas titre aussi bien positif que négatif par rapport au produit à laminer. REVENDICATIONS 1. Procédé pour éviter la production d'écailles lors du laninage avec utilisation de lubrifiants contenant de l'hydrogène, caractérisé par le fait qu'on empêche que de l'hydrogène provenant du lubrifiant pénètre dans les cylindres. 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on établit un potentiel électrique entre les cylindres et le produit à laminer. 3. Procédé suivant la revendication 2, dans lequel le poten- tiel est nul à la fois ente les cylindres et entre les cylindres et le produit à laminer. 4. Procédé suivant la revendication 2, dans lequel, pour les lubrifiants à réaction acide, le potentiel des cylindres est positif par rapport au produit à laminer. 5. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on utilise des lubrifiants qui ne dégaent pas d'hy@rogène dans les conditions du laminage. 6. Procédé suivant la revendicftion 5, dans lequel le lubrifiant est une dispersion aoueuse de bisulfure de molybdène. 7. Procédé suivant la revendication 5, dans lequel le lubrifiant est une dispersion aqueuse d'une ou plusieurs matières plastiques. 8. Procédé suivant la revendication i, dans lequel on utilise des lubrifiants qui sont neutres dans les conditions du laminage. 9. Procédé suivant la revendication 8, dans lequel les lubrifiants sont stables au vieillissement du point de vue de les neu tralité.