Brevet FR2418035A1 — publié le 19790921

La présente invention concerne l'usinage des métaux par déformation et a notamment pour objet un procédé de laminage de demi-produits profilés. L'invention peut astre appliquée aussi bien aux laminoirs réversibles et continus existants qui sont utilisés pour le laminage de demi-produits (laminoirs à demi-produits), qu'à ceux nouvellement construits lors de la création de complexes "machine de coulée continue de brames - laminoir", ainsi qu'à la fabrication de profilés par laminage en plusieurs veines, par exemple aux groupes dégrossisseurs des laminoirs pour la fabrication de fils (laminoirs à fils). L'application de l'invention permet d'augmenter la production des laminoirs existants et de créer de nouveaux complexes "machine de coulée continue de brames - laminoirs" à haut rendement. Dans la majorité des pays industriellement développés, ltessor des branches industrielles consommatrices de métaux a provoqué une augmentation des besoins en profilés de laminage de diverses formes, fabriqués à partir de demi-produits profilés. La nécessité d'augmenter la production des trains dégrossisseurs pour la fabrication de demi-produits a con triqué à la création de nouveaux procédés de fabrication de demi-produits. Le procédé de laminage de demi-produits profilés le plus répandu à l'heure actuelle est celui réalisé suivant la séquence : lingot unitaire - laminoir réversible ou blooming - laminoir à demi-produits continu. Pratiquement toutes les possibilités d'accroissement de la productivité qui étaient offertes par cette séquence opératoire sont épuisées. A l'heure actuelle, la fabrication de demi-produits profilés sur les machines de coulée continue se développe rapidement. La fabrication de demi-produits directement par coulée continue est possible sur les machines de coulée continue à cannelures multiples, mais ce procédé implique des investissements importants. Un procédé plus efficace est celui consistant à fabriquer par coulée continue des demi-produits à grande section, qui sont ensuite façonnés sur des laminoirs pour le laminage de demi-produits en continu . Toutefois, ce procédé implique lui aussi des investissements importants. L'application du procédé moins connu de fabrication des demi-produits profilés par réduction, dans des dégrossisseurs, de brames obtenues par coulée en continu, est elle aussi freinée par une série d'inconvénients notables. Le procédé le plus prometteur et le plus productif pour la fabrication de demi-produits profilés est celui suivant lequel un demi-produit de grande largeur obtenu par laminage ou par coulée est laminé et divisé dans un calibre à cannelures multiples conjuguées suivant la largeur. On connait un procédé de fabrication de demi-produits jumelés, suivant lequel une brame de section rectangulaire est laminée successivement dans une série de calibres. jumelés dont la section droite a une forme se rapprochant progressivement de celle d'un carré ou d'un losange. Ensuite les demi-produits jumelés ainsi obtenus sont séparés au chalumeau. Tout en combinant les différents avantages- du laminage jumelé des demi-produits, ce procédé présente l'inconvénient que la réduction du demi-produit s'effectue principalement dans les zones des raccords entre les demi-produits. Les contraintes d'extension qui apparaissent alors dans les parties médianes des demi-produits, qui sont moins soumises à la réduction, contribuent à l'ouverture de défauts superficiels et internes. On connait un procédé d'amélioration de la qualité des laminés, suivant lequel on fabrique par coulée d'un lingot ayant une section carrée ou proche d'un carré, qui est ensuite laminé en plusieurs demi-produits liés entre eux suivant la largeur par des raccords, de telle façon que la zone de ségrégation reste limitée dans la ou les parties centrales de la section après quoi le profilé est divisé le long des raccords en produits distincts sans ségrégation et avec segrégation. Il convient de souligner que ce procédé présente un inconvénient, à savoir que la qualité du métal diminue du fait du laminage, par suite des contraintes d'extension importantes qui se produisent dans les parties médianes des demi-produits dans tous les calibres et qui provoquent l'ouverture de défauts superficiels. On connait un procédé de fabrication continue de demiproduits profilés et une installation de coulée continue pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui consiste en ce que la brame obtenue par coulée continue est soumise, après sa sortie de la coquille, à une réduction successive par une série de cylindres à cannelures, jusqu'à solidification complète. Du fait de la déformation des faces larges de la brame, celle-ci prend la forme de plusieurs demi-produits carrés liés entre eux. Après un second refroidissement, les demi-produits sont coupés en long et en large pour obtenir des pièces de longueur prédéterminée. Un inconvénient de ce procédé est la tendance à l'apparition de défauts superficiels, qui est aggravée par la présence d'un coeur liquide. On connait un procédé de laminage de profilés de métal par cannelures multiples, #comprenant un laminage par cannelures multiples de deux ou plus de deux profilés, suivi d'une division par cisaillage du raccord mince de métal, ce cisaillage s'effectuant à chaud ou de préférence à froid. Toutefois, ce procédé à haut rendement de laminage par cannelures multiples présente un inconvénient notable, consistant en ce que dans tous les calibres, par exemple dans le cas de laminage de demi-produits carrés, la réduction s'effectue principalement dans les zones des raccords. Ceci contribue à l'apparition de contraintes d'extension longitudinales importantes dans les zones médianes des demiproduits, qui sont moins soumises à la réduction et à l'ouverture de défauts superficiels dans ces zones. Cette tendance se manifeste le plus en cas de laminage par cannelures multiples de nuances d'acier difficilement déformables. Le but de 11 invention est de supprimer les inconvénients indiqués. On s'est proposé pour cela d'élaborer un procédé de laminage par cannelures multiples de demi-produits profilés grace auquel la qualité de ceux-ci du point de vue de la continuité du métal, déterminée par la qualité du demiproduit de départ, serait assurée grâce à la diminution des contraintes d'extension longitudinales. La solution consiste en ce que un procédé de laminage de demi-produits profilés, du type consistant à façonner une brame en la faisant passer successivement dans une série de calibres constitués par plusieurs cannelures contiguës, de manière à obtenir simultanément plusieurs demi-produits liés entre eux par des raccords suivant la largeur, et à séparer ensuite les demi-produits les uns des autres; suivant l'invention le façonnage de la brame pour l'obtention des demi-produits est exécuté en au moins deux étapes, avec diminution de la valeur des contraintes d'extension longitudinales dans les parties médianes des demiproduits au cours de lsune des étapes, par déplacement des zones de plus forte réduction suivant la largeur des demiproduits. La réalisation du laminage par ce procédé diminue la tendance à la formation de défauts superficiels dans les parties médianes des demi-produits au cours du laminage. Il est avantageux de diminuer les contraintes d'extension longitudinales dans les parties médianes des demiproduits jusqu'à ce qu'elles se transforment en contraintes de compression longitudinales. On assure ainsi l'absence de défauts superficiels dans les parties médianes des demi-produits laminés. Suivant un mode de réalisation de l'invention, le déplacement des zones de plus forte réduction suivant la largeur des demi-produits est réalisé en façonnant les demiproduits dans des calibres de configurations différentes, par exemple, au cours de la première étape, dans un calibre à cannelures hexagonales, et au cours de la seconde, dans un calibre à scannelures rectangulaires ou carrées. Le laminage successif des demi-produits dans des calibres d'une telle configuration permet, à l'une des étapes, de déplacer les zones de plus forte réduction des zones des raccords vers celles des parties médianes des demi-produits. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le façonnage des demi-produits est exécuté dans des calibres à cannelures rhombiques dont l'angle d'inclinaison des flancs est différent à chaque étape. Cela permet de déplacer les zones de plus forte réduction des zones des raccords vers les zones des parties médianes des demi-produits. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les zones de plus forte réduction sont déplacées suivant la largeur des demi-produits par façonnage des demi-produits dans des calibres dont les cannelures contigus sont de configurations différentes. Le laminage successif des demi-produits dans des calibres d'une telle configuration permet de déplacer dans les demi-produits les zones de plus forte réduction des zones des raccords vers les zones des parties médianes des demiproduits. Le mbme effet peut être obtenu par façonnage des demiproduits dans un seul calibre dont les cannelures contiguës sont de configprations différentes, par déplacement des demiproduits liés par des raccords, nu moins à l'une des étapes, le long des axes des cylindres, d'une valeur au moins égale à la largeur d'une cannelure. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description d'exemples de réalisation non limitatifs illustrés par les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique illustrant le laminage d'un demi-produit initial dans un calibre à trois cannelures hexagonales, avec obtention d'un premier laminé intermédiaire - la figure 2 est une vue schématique illustrant le laminage dudit premier laminé intermédiaire dans un calibre à trois cannelures carrées diagonales, avec obtention d'un deuxième laminé intermédiaire; - la figure 3 est une vue schématique illustrant le laminage du deuxième laminé intermédiaire dans un calibre à trois cannelures hexagonales, avec obtention d'un troisième laminé intermédiaire;; - la figure 4 est une vue schématique illustrant le laminage du troisième laminé intermédiaire dans un calibre à trois cannelures carrées diagonales; - la figure 5 est une vue schématique illustrant le laminage d'un laminé intermédiaire dans un calibre à trois cannelures rhombiques; - la figure 6 est une vue schématique illustrant le laminage d'un laminé intermédiaire dans un calibre à trois cannelures rhombiques; - la figure 7 est une vue schématique illustrant le laminage d'un laminé intermédiaire dans un calibre à cinq cannelures contiguës de configurations différentes; - la figure 8 est une vue schématique illustrant le laminage d'un laminé intermédiaire dans un calibre à cinq cannelures contiguës de configurations différentes. Les différents exemples de mise en oeuvre du procédé proposé de laminage de demi-produits profilés vont maintenant entre décrits à l'aide des figures. Si le laminage par cannelures multiples est exécuté sur un laminoir réversible du type "blooming", il est avantageux de façonner les demi-produits à tour de rôle, en plusieurs étapes, dans deux calibres contigus à cannelures de formes différentes. Le demi-produit initial ou brame I (figure 1) est laminé au cours de la première étape, dans un calibre à trois cannelures hexagonales 2, 3 et 4. Le laminé façonné dans ce calibre se compose de demiproduits 5, 6 et 7 liés entre eux par des raccords 8 et 9. La déformation irrégulière du demi-produit de départ suivant sa largeur, provoquée par sa réduction locale dans la zone de chacun des raccords 8 et 9, fait apparaître dans la section transversale du laminé des zones de contraintes longitudinales d'extension (+) et de compression (-). Les zones du demi-produit qui sont moins touchées ou ne sont pas touchées par la réduction freinent l'étirement des zones les plus soumises à la réduction, ce qui fait apparaitre dans celles-ci des contraintes de compression longitudinales. Au contraire, les zones les plus touchées par la réduction contribuent à un étirement plus prononcé des zones les moins soumises ou non soumises à la réduction ce qui fait apparaÎtre dans celhs-ci des contraintes d'extension longitudinales. Dans les zones des raccords 8 et 9 se produisent des contraintes de compression longitudinales (-), tandis que dans les zones médianes, non touchées par la réduction, des demi-produits 5, 6 et 7, apparaissent des contraintes d'extension longitudinales (+). Les contraintes d'extension longitudinales (+) contribuent à l'apparition de défauts superficiels, à la formation de pores et de fissures internes. Le laminé obtenu est façonné, au cours de la seconde étape, dans un calibre à trois cannelures rectangulaires 10, Il et 12 (figure 2), à la sortie duquel on obtient un laminé constitué par des demi-produits 13, 14 et 15 liés par des raccords 16 et 17. Les zones 18 et 19 de plus forte réduction des demi-produits sont déplacées des zones des raccords 16, 17 et des faces latérales des demi-produits extrêmes 13, 15 vers les parties centrales des demi-produits 13, 14, 15. Ceci se traduit par une diminution des contraintes d'extension longitudinales (+) dans les parties médianes des demi-produits 13, 14, 15 ou par l'apparition de contraintes longitudinales de compression (-) et d'extension (+) dans la zone des raccords 16, 17. Au cours de la troisième étape, le laminé est à nouveau façonné dans le calibre à trois cannelures hexagonales 2, 3 et 4 (figure 3), en formant trois demi-produits 20, 21 et 22 liés par des raccords 23 et 24. Les zones 25, 26 de plus forte réduction se trouvent près des raccords 23 et 24. Ceci provoque l'apparition de contraintes de compression longitudinales (-) dans la zone des raccords 23 et 34, et de contraintes d'extension longitudinales (+) dans les parties médianes des demi-produits 20, 21 et 22. Au cours de la quatrième étape, le laminé est façonné dans un calibre à trois cannelures carrées~10', Il' et 12' (figure 4), en formant trois demi-produits 27, 28 et 29 liés par des raccords 30, 31. Dans ce cas, les zones de plus forte réduction 32, 33 sont situées plus près des parties médianes des demi-produits 27, 28 et 29, ce qui favorise l'apparition de contraintes d'extension longitudinales (+) dans les zones des raccords 30 et 31, et de contraintes de compression longitudinales (-) dans les zones médianes des demi-produits. Ensuite le laminé est divisé en demi-produits séparés par un procédé connu quelconque (par exemple au chalumeau oxycoupeur) Le changement de position ou l'alternance des zones de mire réduction ou de non réduction et des zones de plus grande réduction des demi produits favorise la diminution des contraintes d'extension longitudinales dans les zones de moindre ou de non réduction, ou l'interversion des emplacements des sièges de contrairrtes d'extension et de compression. Ceci diminue ou supprime la tendance à la formation et à lsouverture de défauts superficiels et internes dans les parties médianes des demi-produits. Lors du laminage par le procédé connu, de demi-produits par cannelures multiples sur un laminoir réversible du type "blooming", les contraintes d'extension sont concentrées dans les parties médianes des demi-produits à toutes les étapes de leur façonnage. Ils'ensuit l'ouverture de défauts superficiels et irérnes dans ces parties des demi-produits (surtout dans le cas de laminage de nuances d'acier difficilement déformable). Si le laminage des demi-produits suivant le procédé à cannelures multiples est exécuté sur un laminoir continu ou un laminoir à cages disposées en série, il est avantageux de façonner les demi-produits dans des calibres à cannelures rhombiques, comportant à chaque étape un angle différent d'inclinaison des flancs des cannelures. Le laminé intermédiaire 34 (figure 5) est façonné dans un calibre à trois cannelures rhombiques 35, 36 et 37, dans lesquelles l'angle d'inclinaison des flancs est 1. Les zones 38 de plus forte réduction des demi-produits 39, 40, 41 sont situées dans les zones des raccords 42, et 43. Des contraintes longitudinales d'extension (+) apparaissent dans les parties médianes des demi-produits 39, 40, 41, tandis que dans les zones des raccords 42 et 43 apparaissent des contraintes longitudinales de compression (-). A l'étape suivante, le laminé est façonné dans un calibre à trois cannelures rhombiques 44, 45 et 46 (figure 6), dans lesquelles l'angle d'inclinaison des bancs estoc(2. Les zones 47 de plus forte réduction des demi-produits 48, 49 et 50 sont déplacées vers les zones médianes des demiproduits, ce qui provoque l'apparition de contraintes longitudinales d'extension (+) dans les zones des raccords 51, 52, et de contraintes longitudinales de compression (-) dans les parties médianes des demi-produits 48, 49 > 50. Ensuite le laminé est façonné en alternant de la même manière les emplacements des zones de plus forte réduction à l'aide de calibres à cannelures rhombiques à différents angles d'inclinaison des flancs. Cela permet d'alterner les zones de contraintes longitudinales d'extension et de compression dans la section transversale du laminé et de prévenir l'apparition de défauts dans les parties médianes des demi-produits. Dans le laminage des demi-produits par cannelures multiples suivant les procédés connus, le demi-produit initial est successivement laminé dans une série de calibres à cannelures rhombiques dans lesquelles l'angle dtinclinaison des flancs va en croissant. Dans ce cas, dans tous les calibres, les zones de plus forte réduction sont toujours situées dans les zones des raccords. L'irrégularité univoque de ce genre de déformation provoque l'apparition de contraintes d'extension longitudinales dans les parties médianes des demi-produits à toutes les étapes du laminage, ce qui contribue à l'ouverture et à la formation de défauts superficiels et internes dans ces parties. Si le laminage des demi-produits par cannelures multiples est exécuté dans deux cages réversibles installées en série, le changement de l'emplacement des zones de plus forte réduction est avantageusement obtenu en employant des calibres à cannelures contiguës de configurations différentes. Le même effet peut être obtenu, quand le façonnage du laminé est réalisé dans un seul calibre à cannelures multiples (afin d'économiser la table des cylindres dans un laminoir monocage réversible) dans lequel les cannelures contiguës ont des configurations différentes, en déplaçant périodiquement le laminé le long des axes des cylindres d'une valeur égale à la largeur d'une cannelure. Le laminé intermédiaire 53 (figure 7) façonné dans le calibre précédent, est ensuite déformé dans un calibre à cinq cannelures. Les cannelures contiguès du calibre sont de configurations différentes : rhombiques obtuses 54, 55 56, avec un angleS3 d'inclinaison des flancs, et rhombiques aigues 57, 58, avec un angles4 d'inclinaison des flancs (figure 7). Les zones 59 de plus forte réduction sont alors concentrées sur les demi-produits 60, 61 et 62 (figure 7) façonnés par les cannelures rhombiques obtuses. Ces demiproduits sont le siège de contraintes longitudinales de compression (-). Les demi-produits 63, 64, façonnés par les cannelures rhombiques aigues, sont le siège de contraintes longitudinales d'extension (+). Dans le calibre suivant, le laminé est engagé de telle manière que les demi-produits 65, 66 et 67 (figure 8)à angle au sommet obtus soient maintenant façonnés par les cannelures rhombiques aiguës 68, 69, 70. Les demi-produits 71 et 72, façonnés auparavant par les cannelures rhombiques aiguës, sont maintenant déformés par les cannelures rhombiques obtuses 73, 74. Les zones 75 de plus forte réduction sont concentrées suivant la largeur des demi-produits 71 et 72, ce qui fait apparattre des contraintes longitudinales de compression (-) dans ces zones. Les demi-produits 65, 66, 67 sont le siège de contraintes longitudinales d'extension (+). L'alternance de signe des contraintes longitudinales dans la section transversale des ébauches prévient la formation de défauts. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits,ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé de laminage de demi-produits profilés, du type consistant à façonner une brame en la faisant passer successivement dans une série de calibres constitués par plusieurs cannelures contigus, de manière à obtenir simultanément plusieurs demi-produits liés entre eux par des raccords suivant la largeur, et à séparer ensuite les demiproduits les uns des autres, caractérisé en ce que le façonnage de la brame pour l'obtention des demi-produits est exécuté en au moins deux étapes, la valeur des contraintes longitudinales d'extension dans les parties médianes des demi-produits étant diminuée, au cours de l'une desdites étapes, par déplacement des zones de plus forte réduction suivant la largeur des demi-produits. 2. Procédé delaminage de demi-produits profilés selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite diminution des contraintes longitudinales d'extension est réalisée jusqu'à leur conversion en contraintes longitudinales de compression par déplacement des zones de plus forte réduction suivant la largeur des demi-produits. 3 Procédé de laminage de demi-produits profilés, selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit déplacement des zones de plus forte réduction suivant la largeur des demi-produits est réalisé en formant les demiproduits dans deux types de calibres de configurations différentes. 4. Procédé de laminage de demi-produits profilés, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les demiproduits sont formés, au cours de la première étape, dans un calibre à cannelures hexagonales, et au cours de la seconde, dans un calibre à cannelures rectangulaires. 5.Procédé de laminage de demi-produits profilés, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les demiproduits sont formés au cours de la première étape dans un calibre à cannelures hexagonales, et au cours de la seconde étape, dans un calibre à cannelures carrées. 6. Procédé de laminage de demi-produits profilés, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les demi- produits sont formés dans des calibres successifs à cannelures rhombiques dont les angles respectifs d'inclinaison des flancs diffèrent à chaque étape. 7. Procédé de laminage de demsproduits profilés, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les demiproduits sont formés à chaque étape, dans un calibre dont les cannelures mutuellement adjacentes sont de configurations différentes. 8. Procédé d#aminage de demi-produits profilés, selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux étapes de formation des demi-produits sont réalisées dans un seul calibre, les demi-produits liés entre eux par des raccords étant, à au moins l'une desdites étapes, déplacés le long des axes des cylindres de laminage. 9. Procédé de laminage de demi-produits profilés, selon la revendication 8 > caractérisé en ce que les demi-produits liés par des raccords sont déplacés le long des axes des cylindres de laminage sur une distance au moins égale à la largeur d'une cannelure. 10. Demi-produits profilés, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé faisant l'objet de l'une des revendications 1 à 9.