Brevet FR2472422A1 — publié le 19810703

La présente invention se rapporte à un procédé de production d'une ébauche pour une poutre à ailes larges par un gros train d'un laminoir de mise en forme en utilisant une brame plate comme matière première à laminer. La production d'une poutre à ailes larges, une ébauche de poutre laminée par un train dégrossisseur était utilisée jusqu'à maintenant comme matière première à laminer, qui était réchauffée dans un four puis laminée à la forme souhaitée dans une installation de mise en forme d'acier. Cependant, récemment, un laminage à chaud est devenu courant, o une brame plate coulée en continu est utilisée comme matière première à laminer, qui est chauffée dans un four puis laminée en poutre à ailes larges souhaitée en une étape d'opération dans l'installation de mise en forme d'acier. Dans une installation ordinaire de mise en forme d'acier, une brame plate chauffée ettrempée dans un four à une température appropriée de 12001C ou plus est dégrossie par un gros train en une ébauche de poutre et ensuite esI laminée par un train universel assez grossier ayant un broyeur à meules en un stade ultérimr et par un broyeur universel de finissage en une poutre à ailes larges souhaitée. Le gros train habituel a une paire de cylindres formant un premier, un second et un troisième calibre de cage ayant séquentiellement des largeurs plus importantes et un calibre de détermination de la grosseur ayant grossièrement la forme d'un H. La brame plate est amenée aux premier et second calibres la direction de sa largeur étant maintenue verticalement, ainsi la brame plate est amincie dans la direction de la largeur (environ deux fois pour chaque calibre) afin d'être élargie par les parties correspondant aux ailes en une pièce en forme d'os de chien. Ensuite, la pièce en forme d'os de chien est amenée alternativement au calibre de détermination de grosseur pour être laminée en une ébauche de poutre au bout d'environ 15 passes afin d'être amenée à des trains universels dans les étapes suivantes. Cependant, l'ébauche de poutre produite de cette façon présente les problèmes qui suivent: 1) l'amincissement continu d'une brame plate enutilisant un calibre en cage a pour résultat une épaisseur centrale accrue en haut et en bas, ainsi qu'une forme se rapprochant d'une queue de poisson sur les bords supérieur et inférieur car la brame est longitudina- lement allongée aux bords supérieur et inférieur tandis qu'elle n'est pas allongée dans la zone centrale en haut et en bas. Si une telle pièce est laminée par le calibre de détermination de grosseur, une ailette se produit sur les cCtés de l'ébauche de poutre résultante au sommet et particulièrement en bas,qui restera dans le produit fini sous forme d'un défaut. 2) l'amincissement continu de la brame plate diminue graduellement le rapport rectangulaire (le terme rapport rectangulaire utilisé ici est défini comme la largeur de la plaqe /l'épaisseur de la plaque ou hauteur de]Mme/ épaisseur de l'âme). En effet, comme l'épaisseur de la plaque (ou épaisseur de l'Orne) est constante, le rapport rectangulaire diminue à chaque passe et l'effet de réduction atteint la partie centrale de la pièce pour réduire ainsi l'effet d'os de chien. En conséquence, il est difficile de produire une poutre à ailes larges ayant une largeur des ailes plus importante que l'épaisseur- de la brame. La présente invention a pour objet un procédé de production d'une ébauche pour ue poutre à ailes larges d'une grande dimension en chauffant, sans produire aucune ailette aux extrémités de la pièce. Dans le procédé selon l'invention, un calibre en cage>un ou plusieurs calibres de mise en forme et un calibre de détermination de grosseur sont formes par une paire de cylindres d'un gros train, une brame plate est utilisée comme matière première pour le laminage et l'opération de laminage est subdivisée en un premier stade et un stade ultérieur, dans ce premier stade, la matière première est amincie de façon répétée par le calibre en cage, la direction de la largeur de l'ébauche étant maintenue verticalement et ensuite, est réduite de feçon répétée principalement dans la partie correspondant a lame par les calibresde mise en forme en une pièce en forme d'os de chien qui, dans ce dernier stade est amincie de façon répétée pour être réduite en direction de la largeur et est laminée dans la direction de l'épaisseur de lame par le calibre en cage et le calibre de détermination de la grosseur, respectivement, en une ébauche de poutre ayant une largeur importante des ailes. Dans une étape pendant le premier stade, le rapport rectangulaire de la pièce après laminage de Iame est maintenu sensiblement égal à celui de la matière première. La tolérance du rapport rectangulaire est 10 %. Par ailleurs, la gamme optimale du rapport rectangulaire est de 3 à 6, car avec un rapport rectangulaire inférieur à 3, l'effet d'os de chien n'est pas obtenu et la pièce prend une coupe en forme de tonneau, et avec un rapport rectangulaire dépassant 6 par ailleurs, il y a flambement. Au moins pendant l'une des diverses étapes du premier stade, le rapport rectangu- laire de la pièce laminée doit être égal à celui de la matière première initiale. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 représente des vues en coupe transversales avec chevauchement d'une brame plate comme matière première pour le laminage et d'une ébauche de poutre pour une poutre à ailes larges montrant la dimension de chaque partie; - la figure 2 est une vue en élévation avant d'une pièce obtenue par le processus traditionnel de laminage; - la figure 3 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne IV-IV de la figure 2; - la figure 5 est un graphique montrant la relation t entre le taux deréduction sur l'axe des abscisses et la longueur de.chute de la pièce, sur l'axe des ordonnées, obtenue par le processus traditionnel de laminage la figure 6 est une vue en perspective d'une partie d'une ébauche de poutre pour une poutre à ailes larges obtenue par le procédé traditionnel - la figure 7 est un graphique montrant la relation entre le taux de réduction sur l'axe des abscisses et le rapport d'élargissement sur l'axe des ordonnées de la pièce obtenue par le processus traditionnel - la figure 8 est une vue en élévation avant de deux cylindres d'un gros train utilisé dans le procédé selon la présente inventionmontrant les calibres de laminage - s figures9A à 9C sont des vues en coupe transversale de la pièce obtenue par le procédé selon l'invention, montrant la variation de la coupe transversale de la pièce à travers les étapes respectives de laminage - la figure 10 est une vue en coupe transversale semblable à la figure 1, montrant les dimensions des parties de la pièce à travers les étapes respectives de laminage - la figure 11 est un graphique montrant la relation entre le taux de réduction sur l'axe des abscisses et le rapport d'élargissement sur l'axe des ordonnées de la pièce obtenue par le procédé selon l'invention; et - la figure 12 est une vue en élévation avant d'une paire de cylindres du gros train utilisé dans un mode de réalisation de la présente invention. Avant de décrire le procédé selon l'invention, on considérera les problèmes du procédé traditionnel en se référant au cas o une brame plate 1 ayant, comme on peut le voir sur la figure 1, une épaisseur To et une largeur Ho, est utilisée comme matière première qui est laminée à travers le processus prédéterminé en une ébauche 2 pour une poutre à ailes larges ayant comme on peut la voir sur la figure 1,une épaisseur maximum B et une Irgeur H. Après une opération continue d'amincissement en utilisant un calibre, une pièce laminée a une épaisseur centrale accrue en haut et en bas, et ses bords supérieur et inférieur prennent la forme se rapprochant d'une queue de poisson comme on peut le voir sur la figure 2, car la pièce est longitudinalement allongée à ses bords supérieur et inférieur tandis qu'elle n'est pas allongée dans sa zone centrale en haut et en bas comme cela est représenté sur les figures 2 à 4. Cette tendance est représentée graphiquement sur la figure 5 o la courbe en trait plein montre le côté inférieur et la courbe en pointillésmontre le côté supérieur. Quand une telle pièce est laminée par le calibre traditionnel de détermination de grosseur, il se produit une ailette 3 que l'on peut Voir sur la figure 6, sur les côtés de l'ébauche de poutre résultante à sa partie supérieure et particulièrement à sa partie inférieure, qui restera dans le produit fini sous forme de défaut. Quand la pièce est amincie continuellerment, son rapport rectangulaire diminue graduellement. Comme l'épaisseur de la plaque ( ou épaisseur de 1ime) est constante, le rapport rectangulaire diminue à chaque passe et l'effet de réduction atteint la partie centrale de la pièce pour réduire ainsi l'effet d'os de chien. En effet, tandis que le rapport de réduction d'amincissement ( H) augmente ( ou tandis que le rapport rectangu- laire diminue), le taux d'augmentation du rapport d'élar- gissement des ailes (B/To) diminue. Cette tendance est ; représentée graphiquement sur la figure 7 avec 8Q mm de réduction pour chaque passe. En conséquence, il est difficile de produire une poutre à ailes larges, a3nttuneJiLIr des ailes qui est plDus importante que l'épaisseur de la brame dans le procédé traditionnel. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes ci-dessus du procédé traditionnel en prévoyant un procédé perfectionné de production d'ébauches de poutre pour diversespoutres à ailes larges ayant une longueur maximum pouvant atteindre 900 mm et une largeur maximum pouvant atteindre 400 mm. Le cylindre du gros train utilE dans le procédé selon l'invention sera maintenant décrit en se référant à la figure 8. Comme on peut le voir, dans une paire de cylindres 4 est formé un calibre de cage 10, des premier et second calibres 11 et 12 de mise en forme, respectivement, et un calibre de détermination de grosseur 13, ces trois derniers calibres étant séquentiellement de plus en plus petits. Sur les dessins, le repère B désigne la largeur du calibre 10. Les lettres H1, H2 et H3 indiquent les largeurs des premier et seconde calibres 11 et 12 de mise en forme, et du calibre de détermination de grosseur 13 respectivement, qui sont séquentiellement de plus en plus petites. Les lettres Tl, T2 et T3 indiquent les longueurs des espaces correspondant aux épaisseurs de lame des premier et second calibres 11 et 12 et du calibre 13 respectivement, qui sont séquentiellement de plus en plus petites. Dans le gros train ayant l'agencement des calibres ci-dessus décrits, le processus de laminage est accompli selon les étapes qui suivent: 1) une brame plate W 0 ayant une largeur H0 et une épaisseur T0 comme on peut le voir sur la figure 9A est amincie par le calibre 10, sa direction de largeur étant maintenue verticalement, en une pièce W'0 er forme d'os de chien ayant une hauteur H1. 2) La pièce W'0 est réduite en épaisseur par le premier calibre 11 en une pièce W1 d'une épaisseur T1 de la partie correspondante àl'âme (voir figure 9A). Dans ce cas, le rapport rectangulaire (H1/T1) de la pièce W1 est sensiblement égal au rapport rectangulaire (H0/T0) de la brame plate W0. Le rapport rectangulaire est déterminée ici pour être compris entre 3 et 6, et la tolérance du rapport rectangulaire (H1/T1) de la pièce W1 est déterminée pour être de 10% sur la base du rapport rectangulaire (Ho/TO) de la matière première. 3) La pièce W1 est amincie par le calibre 10 en une pièce WVI ayant une hauteur H2 dans la partie correspondant ame (voir figure 9B). Dans ce cas, la largeur de la partie correspondant à l'âme de la pièce W'1 est élargie jusqu'à la largeur B du calibre 10. 4) La pièce W'1est laminée par le second calibre 12 en une pièce W2 (voir figure 9B). Dans ce cas également, le rapport rectangulaire (H2/T2) de la pièce W2 est sensiblement égal au rapport rectangulaire (Ho/TO) de la matière première. La tolérance du rapport rectangulaire est la même qu'à l'étape (2) ci-dessus. Les étapes ci-dessus (1) à (4) constituent le premier stade du processus de laminage du procédé selon l'invention et les étapes suivantes (5) et (6) en consti- tuent le dernier stade. (5) La pièce W2 est amincie par le calibre 10 en une pièce W'2 ayant une hauteur H3 de la partie correspondant à]1me (voir figure 9C). Dans ce cas, la largeur de la partie correspondant aux ailes de lapièceW est élargie de nouveau parrapport à la largeur B du calibre. (6) Alors, la pièce W2 est laminée par le calibre de détermination de grosseur 13 en une ébauche de poutre W ayant la forme souhaitée et une épaisseur d'âme T3 et une hauteur d'âme H3 (voir figure 9C). Dans ce calibre final 13 le rapport rectangulaire H3/T3 est établi pour être supérieur au rapport rectangulaire (Ho/To) de la matière première. Comme on l'a décrit ci-dessus, les pièces W1 et W2 sont laminéesde façon à avoir des rapports rectangulaires qui sont sensiblement égaux à ceux de la brame plate comme matière première. Alternativement, les pièces amincies W'0 et Wl1 peuvent être réduites dans les parties correspondant aux âmes afin que le rapport rectangulaire s'approche de celui de la brame plate comme matière premiere. Ces pièces sont laminées de façon à avoir des rapports rectangulaires sensiblement égaux à celui de la brame plate initiale pour les raisons indiquées ci-après. (1) L'effet d'os de chien dans chaque passe d'amincis- sement est rendu sensiblement égal à celui lors de l'amincissement initial et est maintenu à ce niveau afin de ne pas diminuer; Cela sera mieux décrit en se référant aux dessins.Dans le laminage de la brame plate comme matière première et des pièces de dimensions indiquées' sur la figure 10,quand les matériaux sont réduits dans les âmes par les calibres au rapport de réduction (H0-H3') H0 de 30 % comme cela est représenté sur la figure 11 pour augmenter le rapport rectangulaire puis sont réduits à 60 %, le rapport d'élargissement n'est pas beaucoup accru dans le rapport de réduction de 40 5icu au-ers3E (voir courbe M) comme cela est clair sur la figure 11. Contraire- ment à cela,dans le procédé selon l'invention, le rapport d'élargissement augmente également au taux de réduction de 30 % ou au dessus sensiblement au même gradient qu'au rapport de réduction de 30 9% et en dessous comme le montre la courbe N sur la figure 11. Sur la figure 11, la partie A indique un amincissement à partir du rapport rectangulaire (HO/To) de 4,5 et la partie B indique un réamincissement à partir du rapport rectangulaire (H3/T) égal 4,7. (2) Quand le rapport rectangulaire de la pièce en forme d'os de chien de chaque passe d'amincissement est rendu extrêmement plus important que celui de la matière première, il y a flambement dans l'âme pendant l'opération d'amincissement pour diminuer ainsi de façon excessive l'effet d'os de chien. On décrira maintenant un exemple spécifique de la mise en patique du procédé selon l'invention, en détail, en se référant au cas o l'ébauche de poutre W, comme on peut le voir sur la figure 9C, pour une poutre à ailes larges d'une dimension nominale de 600 X 300 est formée à partir de la matière première qui (tait]a brame plate WO, comme cela est illustré sur la figure 9A, ayant une largeur H0 de 1400 mm, ureépaisseur T0 de 300 mm et un rapport rectangulaire (H0/TO) de 4,C7, en utilisant deux 1C cylindres ne formant que trois calibres du fait de l'espace limité assigné, c'est-à-dire un calibre de cage 10 (B = 410mm), un calibre 11 de mise en forme (H1 = 1050mm) et un calibre de détermination de la grosseur 13 (H3 = 850 mm), comme cela est représenté sur la figure 12. e1 Au premier stade du procédé selon la présente invention en utilisant la construction ci-dessus: (1) la brame plate C est laminée par le calibre en cinq passes pour donner la pièce fW'0 avec une hauteur H1 de 1050mm ( voir figure 9A). (2) La pièce W'0 d'une épaisseur de 300 mm à la partie correspondant à l'âme est réduite par le calibre 11 en deux passes pour obtenir la pièce W1 en forme d'os de chien ayant une épaisseur T1 de 220 mm dans la partie correspondant à l'âme et un rapport rectangulaire de 4,77 (voir figure 9A). Ensuite, au dernier stade: (3) La piece "1 est laminée par le calibre 10 en trois passes pour obtenir la pièce W'1 ayant une hauteur H2 de 850 mm et une largeur B de 410 mm dans les parties corres- pondant aux ailes (voir figure 9B). (4) La pi'ce W'1 est réduite par le calibre 13 de détermination de grosseur en cinq passes pour obtenir l'ébauche de poutre ?T ayant une épaisseur d'âme T3 de E0 mm, une profondeur d'âme H3 de 850 mm et -n 'apport rectan- gulaire de 10,'3 (voir figure 9C). Le tableau 1 mont're plusieurs exemples de aise en pratique du procédé selon l'invention, l'exemne c'-dessus décrit Ètant incorporé sous forme d'exemnle N 0I Tableau 1. Premier stade Dernier stade Produit Ex. i-mens iois Dimension de la pièce pièce ébauche de poutre nominales No. matière première B W1 (mm) W2 (mm) W (mm) nomde la poues H0 x T H/To mm) - x T 3 tre à ailes H0/T0 H1 H T1 H/T1 H2 T2 2/T2 H3 T3 arges (mm) I 1550 x 300 5,17 410 1150 x220 5,23 950 x 80 11,9 H700x300 H0x 0 06 HOx300 _ _/ II 1400 x 300 4,67 410 1050 x220 4,77 850 x 80 10,6 H600x300 III 1300 x 300 4,33 410 1000 x230 4,34 800 x 180 4,44 600 x 80 7,5 H350x350 IV 1650 x 300 5,50 420 '1350 x230 5,90 1100 x 80 13,8 H900x300 V 1350 x 300 4,50 440 1000 x210 4,80 740 x 80 9,3 H400x400 Q1 M 4.9 M3 el NI Dans le procédé selon l'invention, comme on l'a décrit -récedemment, pendant le processus ou la matière première est amincie par le calibre en cage avec sa direction de la largeur maintenue verticalement puis est réduite de façon répétée principalement dans la partie correspon- dant à l'âme '2ar les calibres de mise ne forme, la coupe transversale de la pièce est réduite avec le rapport rectangulaire de la pièce après réduction de l'âme maintenu sensiblement égal à celui de la matière premi4re. En conséquence, la présente invention offre des avantages tels que la forme de la chute de l'ébauche de poutre en haut et en bas est satisfaisante et que l'ailette ne peut se produire. La présente invention offre d'autres avantagesen effet, l'effet d'os de chien pendant l'amincissement est important, une largeur satisfaisante des ailes est facile à assurer, et une poutre à ailes larges de grande dimension ayant une largeur des ailes de 300 mm ou plus est laminée à partir d'une brame plate en une fois. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinai- sons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de production d'une ébauche pour une poutre à ailes larges caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: formuler un calibre en cage (10), un ou plusieurs calibres de mise en forme(11, 12), et un calibre de détermination de grosseur (13) par deux cylindres d'un gros train,; utiliser une brame plate comma matière première; au premier stade du processus de laminage, amincir la matière première par ledit calibre en cage, la direction de la largeur du matériau étant maintenue verticalement puis réduirele matériau principalement dans la partie correspondant à l'âme par les calibres de mise en forme en une pièce en forme d'os de chien ayant un rapport rectangulaire qui est sensiblement égal à celui de la matière première; au dernier stade du processus de laminage, amincir et laminer l'âme de ladite pièce en forme d'os de chien pour réduire la largeur et l'épaisseur de l'âme respectivement, par le calibre en cage et le calibre de détermination de grosseur pour obtenir l'ébauche souhaitée de la poutre à ailes. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rapport rectangulaire précité au premier stade précité du processus de laminage est déterminé entre 3 et 6. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rapport rectangulaire au premier stade précité du processus de laminage est compris entre + 10 % sur la base du rapport rectangulaire de la matière première précitée. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape au premier stade précité du processus de laminage, pour rendre le rapport L472422 rectangulaire de la pièce sensiblement égal à celui de la matière première. 5. procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les calibres de mise en forme et de détermination de grosseur sont séquentiellement de plus en petits en largeur.