Brevet FR2460729A1 — publié le 19810130

1.-!46t'29 La présente invention concerne un banc dE refroidissement pour un fil laminé à chaud, dans lequel il est prévu, à la suite de la dernière cage de laminoir un groupe de finition, une première portion d'un banc de refroidissement, dE forme tubulaire, qui soumet le fil laminé à l'action d'un liqui de refroidissement. A cette portion de banc de refroidissement se raccordegénéralement un dispositif de dépose sous forme de spires, qui dépose le fil en spires sur un moyen de transport, par exemple une bande sans fin ou des galets de transport, formant la seconde portion du banc de refroidissement, o les différentes spires de fil se déposent en se recouvrant l'une Vautre à la façon d'un éventail et poursuivent leur refroidis- sement à l'air. Dans les bancs connus de refroidissement de ce type, la premièreportion du trajet de refroidissement s'étend entre le groupe de laminoirs de finition et le disposit de dépose sous forme de spires, soit horizontalement, soit en montant depuis la sortie du groupe de finition jusqu'au disposi. tif de dépose en spires, Ces réalisations connues présentent l'in- convénient que le fil, qui s'y trouve encore à une température élevée correspondant au laminage et ne présente donc qu'une faible résistance, est exposé à une contrainte de compression relativement élevée d'environ 0,07 à 0,1 kg/mm2. Cette contraini de compression provient du frottement entre le fil et le tube de guidage du parcours de refroidissement à l'eau, le facteur de frottement étant d'environ 0,2 à 0,3 et à la première portior du parcours de refroidissement ayant une longueur d'environ mètres. Du fait de cette contrainte de compression, il existe un risque important de flambage, ce qui est particulièrement vrai pour les hautes vitesses de laminage. Si le fil flambe, il frotte à l'intérieur du tube de guidage de la première portion du trajet de refroidissement et dans le cas extrême reste même coincé. Le fil est endommage et - s'il s'est coincé, il ne peut être sorti du tube de guidage que moyennant une dépense impor- tante, ce qui est naturellement lié à une importante interrup- tion d'exploitation. L'invention a pour but de réaliser un banc de refroidissement dans lequel le fil ne flambe pas, même pour des vitesses de passage élevées. 2.- 2460729 Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce que la première portion du parcours de refroidissement, à la suite du groupe de laminoir de finition, part en s'inclinant vers le bas, l'axe de traversée du groupe de finition étant également incliné vers le bas par rapport à l'horizontale. Cette disposition permet d'obtenir que les contraintes de compression soient notablement réduites en direction longitudinale du fil et même supprimées complètement. En outre, il est possible d'exercer sur le fil une contrainte judicieuse de traction, suffisamment faible pour ne pas amener la rupture du fil mais en le maintenant néanmoins tendu. Un parcours de refroidissement du type selon l'invention présente donc une particulière sécurité de marche et se justifie avant tout pour des vitesses de laminage élevées. Le fait que l'axe de passage du groupe de laminage de finition parte également avec une inclinaison vers le bas présente l'avantage essentiel qu'il n'y a plus besoin de modifier la direction du déplacement du fil alors qu'il a déjà atteint une grande vitesse de passage, mais que cette modifica- tion de direction de déplacement s'opère déjà avant le groupe de finition, c'est-à-dire là o la vitesse de passage est noablement plus faible et atteint par exemple environ 10 à 12 mètres par seconde. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, l'angle d'inclinaison de la première portion du parcours de refroidissement est égal ou supérieur à 30. Pour un angle d'inclinaison de par exemple 60, la contrainte de compression, pour un facteur b frottement de 0,3, n'est que de 0,044 kg/mm2 et se situe donc généralement en dessous de la contrainte qui peut causer un flambage du fil. Si l'on veut même éviter cette faible contrainte de compression résiduelle, il existe alors la possibilité d'augmenter l'angle d'inclinaison de telle façon que la tangente de l'angle d'inclinaison soit égale à la tangente de l'angle de frottement, c'est-à-dire égale au facteur de frottement. Mais ceci, du fait de la grande longueur de la première portion du parcours de refroidissement, signifierait une différence de niveau d'environ 12 mètres entre le groupe de finition et le dispositif de dépose du fil sous forme de spires, ce qui ne peut pas se réaliser partout, selon des conditions 3.- locales, bien que pourtant très avantageux. Mais on peut augmenter encore sensiblement l'angle d'inclinaison de la première portion du parcours de refroidissement de telle façon qu'il atteigne environ 900, Ceci suppose naturellement que les conditions locales autorisent l'importante différence de niveau qui en résulte entre le groupe de laminage de finition et le dispositif de dépose en spires. Le groupe de finition devrait alors être placé à un niveau élevé, ce qui parait parfaitement pensable si l'on se réfère aux installations généralement connues de coulée en continu, qui présentent également une importante hauteur. Dans une telle forme d'exécution du parcours de refroidissement, c'est même une contrainte de traction qui s'exerce sur le fil, contrainte qui serait causée par son poids propre et qui garantirait un franchissement parfait de la première portion du parcours de refroidissement sans que le fil n'y subisse une contrainte abusive risquant une rupture. Une autre forme d'exécution de l'invention peut consister en ce que la courbe de la première portion du parcours de refroidissement corresponde à la courbe de chute libre du fil. Sous le nom de courbe de chute libre, il faut comprendre la courbe que suivrait un morceau de fil en chute libre, non freiné, sortant à la vitesse de laminage, ce qui correspond à la courbe de chute libre d'un projectile. Dans cette forme d'exécution, on n'exerce sur le fil ni contrainte de traction, ni contrainte de compression. Il s'établit toujours une courbe de chute libre comme forme du parcours de refroidis- sement à l'eau. Cependant, cette forme dlexécution de convient naturellement que pour les cas o la vitesse de sortie du produit laminé reste constamment à la valeur déterminée précédem ment. On a pourtant ici l'avantage que la contrainte de compres- sion du fil peut être maintenue à une valeur nulle pour une différence de niveau relativement faible entre le groupe de laminage de finition et le dispositif de-dépose en spires. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de&ltinvention, dessins dans lesquels: - les figures 1 et 2 représentent deux parcours de refroidissement connus avec une première portion montante ou horizontale, - les figures 3 à 6 représentent trois parcours de refroidissement selon l'invention avec une première portion inclinée vers le bas, - la figure 7 représente plus concrètement, la forme d'exécution selon la figure 4, - la figure 8 est un graphique indiquant la contrainte de compression du fil en fonction de l'angle d'inclinaison. La figure 3 représente un groupe de laminage de finition dans lequel entre le fil 2, en provenance d'un groupe de laminage disposé en amont et non représenté. La vitesse d'entrée atteint par exemple environ 10 à 12 mètre par seconde. En sortant du groupe de finition 1, le fil 2, du fait de l'allongement réalisé par sa déformation, atteint une vitesse de plus de 50 mètres par seconde et parcourt alors une première portion de parcours de refroidissement 3 d'une longueur L dkaiviron 30 mètres. A la fin de cette première portion 3 de parcours de refroidissement, le fil 2 parvient dans un disposi- tif 4 de dépose du fil sous forme de spires, de réalisation connue, qui le dépose sur un moyen de transport 6 sous forme de spires 5 qui se recourbent en éventail. Dans la forme d'exécution selon la figure 1, la première portion du parcours de refroidissement va en montant depuis le groupe de finition 1 jusqu'au dispositif de dépose en spires et ceci sous un angle d'inclinaison *. Dans cette réalisation connue, le groupe de finition 1 présente un axe de passge horizontal, de sorte qu'il faut corriger la direction de passage du fil d'un angleag, peu après la dernière cage de laminoir du bloc de finition 1. Il faut également tenir compte du frottement qui apparalt dans la première portion 3 du trajet de refroidissement, ce qui fait qu'au total apparalt dans le fil 2 une contrainte de compression que l'on peut calculer comme suit: rD.L., t( + 10-3 Ici, C D représente la contrainte de compression en kg/mm2, ' le poids spécifique du fil, L la longueur du trajet de refroidis- sement, o l'angle d'inclinaison, est l'angle de frottement dont la tangente est d'environ 0,3, tangente dont la signification est la même que celle du facteur de frottement. L'angle d'incli- 2460729 naison i se situe à environ 60. La forme d'exécution également connue selon la figure 2 impose au fil 2 une contrainte de compression faible mais toujours trop forte encore, bien que, du fait de la disposition horizontale de la première portion du parcours dE refroidissement, l'angle d'inclinaison&(. soit égal à zéro, un important facteur de frottement étant pourtant toujours à l'origine de la contrainte de compression que l'on peut calculer par la formule suivante (%D *L *tg * 10-3 La figure 3 représente une forme d'exécu- tion selon l'invention, o la contrainte de compression du fil est égale à zéro. On peut y voir nettement l'inclinaison vers le bas de la première portion 3 de parcours de refroidissement, ainsi que la courbure de cette portion, qui correspond à la courbe de chute libre du fil 2. Au voisinage du dispositif 4 de dépose en spires, la différence de niveau représentée est g 2 h 2, ou g est l'accélération de la pesanteur et t le temps en secondes que nécessite un élément de fil considéré pour parcourir la première portion 3 de trajet de refroidissement avec la vitesse de départ qulil a à la sortie de la dernière cage de laminage. Les différents points de la course de chute libre se calculent selon la même formule, en donnant respecti- vement au temps t différentes valeurs. La figure 4 représente un parcours de refroidissement o la première portion 3 de ce parcours de refroidissement court sous un angle cj' égal bu supérieur à 30 par rapport à l'horizontale. Tandis que dans la forme dtexécutio selon la figure 3 l'inclinaison du groupe de finition 1 est très faible et pratiquement égale à zéro, dans la forme d'exécution selon la figure 4, on peut nettement la distinguer et elle correspondant à l'angle d'inclinaison *. Cet angle est négatif, de sorte que l'on obtient la formule suivante pour le calcul de la contrainte de compression 0-D dans le fil Q-D=. L. t ( + 103 La contrainte de compression résiduelle qui se calcule ici a une valeur négligeable. 4o Dans la forme d'exécution selon la figure 6.- 2460729 cette contrainte de compression 0-D est égale à zéro, ceci de façon précise lorsque l'angle d'inclinaison est égale à l'angle de frottement * Dans l'autre forme d'exécution selon l'invention, figure 6, l'angle d'inclinaisonOL est égal à 900, ce qui donne une contrainte de compression négative, c'est-à-dire une contrainte de traction- YZ, qui se calcule selon la formule suivante: D = g.L. tg'. 103 Sur la figure 7, on peut voir nettement que le fil 2 forme une boucle 7 avant le groupe de finition 1, ce qui garantit une entrée sans traction ni compression du fil 2 dans le groupe de finition 1. Les repères correspondent à ceux que l'on aiLutilisés dans les.figures précédentes. La figure 7 représente une forme d'exécution de l'invention actuellement préférée et représente également la deuxième portion du parcours de refroidissement avec son Clément de transport 6 et le poste de formation de la bobine, repéré par 8, o les spires refroi- dies 5 se rassemblent pour former une bobine. Le diagramme de la figure 8 représente la contrainte de compression G D dans le fil 2 en fonction de l'angle d'inclinaison i. En abscisse, on a reporté les diffé- rentes valeurs de l'angle d'inclinaisonO&, tandis que les coordonnées représentent les valeurs de la contrainte -D en kg/mm2 et en pourcentage. La courbe 9, représentée en trait plein, correspond à la tangente de l'angle de frottement - donc à un facteur de frottement - de 0,3, tandis que la deuxième courbe 10, représentée en tireté, correspond à un facteur de frottement de 0,2. 7.- 2460729 REVENDICATIONS 1.- Banc de refroidissement d'un fil laminé à chaud avec dép8t final (4) moulé en spires (5), compre- nant, à la suite de la dernière cage de laminoir un groupe de finition (1) , une première portion d'un parcours de refroidis- sement, de forme tubulaire dans lequel le fil laminé (2) est soumis à l'action d'un liquide de refroidissement, - banc caractérisé en ce que la première partie (3) du parcours de refroidissement, à la sortie du groupe de finition (1) part en s'inclinant vers le bas, l'axe de passage du groupe de finition (1) étant également incliné vers le bas par rapport à l'horizon- tale. 2.- Banc de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (oL) de la première portion (3) du parcours de refroidissement est égal ou supérieur à 3 . 3.- Banc de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (d) de la première portion (3) du parcours de refroidissement est d'environ 900. 4.- Banc de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la courbe de la première portion (3) du parcours de refroidissement correspond à la courbe de chute libre du fil (2).