Brevet FR2482482A1 — publié le 19811120

PROCEDE ET DISPOSITIF D'AMELIORATION DE L'ASPECT SUPERFICIEL DES TOLES MINCES LAMINEES ET RECUITES L'invention se situe dans le domaine de l'écrouissage des tôles minces et concerne plus particulièrement l'obtention d'un état de surface accepta- ble pour des traitements ultérieurs tels que revêtement métallique, peintu- re, etc... Les tôles minces après laminage et recuit sont généralement gondolées, cloquées, ondulées sur les rives et la partie médiane, ce qui n'est pas sans inconvénients pour des traitements ultérieurs. C'est pourquoi les trains industriels sont habituellement munis de dispositifs divers destinés à minimiser ces défauts, tels que lignes de planage. Dans le cas des aciers présentant un palier à-la limite d'élasticité, c'est-à-dire qui ne se déforment pas de façon homogène dans les premiers pour cent de déformation plastique, on utilise des systèmes d'écrouissage tels que le skin-pass et l'anticotelage. Ces procédés ont notamment pour conséquence de produire des déformations concentrées dans des bandes appa- raissant en creux à la surface de la tale. Ces bandes, généralement dési- gnées par le terme vermiculures, ne sont pas gênantes pour de nombreux usages, mais elles sont incompatibles avec certains traitements superficiels, notamment la peinture ou les revêtements métalliques tels que la galvanisation. L'invention a précisément pour but de fournir des tales dont l'aspect soit acceptable pour des traitements superficiels. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'amélioration de l'aspect superficiel de tales minces laminées et recuites, selon lequel on règle l'écartement des bandes de déformation, obtenues par écrouissage, de manière que cet écartement soit inférieur à environ deux fois la largeur des bandes. Lors de cet écrouissage, le taux global de déformation reste inférieur à 4 %. L'invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre, composé essentiellement de un ou plusieurs cylindres de rayons au plus égaux à environ 75 fois l'épaisseur de la tale et comprenant en outre des moyens pour donner à la tale un angle d'enroulement sur chaque cylindre compris entre 1U et 400 et des moyens pour assurer une traction comprise entre 20 % et 80 % de la limite d'élasticité de la tale. Dans le cas o le dispositif comporte plusieurs cylindres, leurs diamètres respectifs sont dans un rapport compris entre 1,5 et 2,5 et ils sont, de préférence, dispo- sés par ordre de diamètres croissants dans le sens de déplacement de la 39 tale. L'écartement de leurs axes respectifs est au moins égal à trois fois le rayon du cylindre de plus grand rayon. L'invention s'applique de façon particulièrement avantageuse au cas de la flexion sous traction, l'écartement 1 des bandes de déformation est alors maintenu inférieur à l'expression l A et B. des constantes, fonctions de la traction et de l'angle d'enrou- lement de la bande dont on peut calculer, dans chaque cas particulier, une valeur approchée à l'aide des expressions A =a D T B = 2 /'" Pt o o a est la constante élastique du cylindre, a l'angle d'enroulement de la tôle sur le cylindre, exprimé en radians T la tension de la tôle, exprimée en kN/mm de largeur Ut la traction de la tôle, exprimée en N/mm2 a. la limite d'élasticité de la tôle, exprimée en N/mm2 Ep la longueur du palier à la limite d'élasticité de la tôle. Comme on le comprend, les bandes de déformation, lors de V'écrouissage d'aciers présentant un palier à la limite d'élasticité, apparaissent de fa- çon inévitable. Le demandeur a donc ét ariexié à chercher non à supprimer ce phénomène, puisque c'est impossible, mais à le rendre peu gênant pour les applications envisagées. Au cours de ses travaux, il s'est rendu compte que le nombre des bandes dépendait du mode de déformation, des caractéristiques du matériau et de la vitesse de déplacement de la tôle. En général, les contraintes de traction sont insuffisantes pour créer des bandes en dehors de la zone de contact, les bandes naissent donc dans cette zone, puis.se propagent vers l'intérieur de la tôle. Il faut, pour des raisons de compa- tibilité entre zone plastique et zone élastique, qu'il y ait toujours au moins une bande dans la zone de contact, l'écartement des bandes est donc inférieur et au plus égal à la moitié de la longueur de contact plastique entre la tôle et le cylindre. On peut donc régler l'écartement des bandes en agissant sur les paramètres indiqués plus haut et, en rendant cet écarte- ment suffisamment faible, obtenir des tôles o les vermiculures ne sont pratiquement plus discernables à l'oeil nu. Cette condition est remplie 39 notamment lorsque la distance entre les bandes est très inférieure à leur largeur. En faisant déjà apparaître des bandes de déformation en nombre suffisant, par un écrouissage approprié, avant entrée dans le système de planage, on obtient à la sortie de ce dernier, qui ne fait qu'en augmenter le nombre, le résultat recherché. Dans le cas particulier de la flexion sous traction, la longueur de contact plastique entre la t6le et le cylindre et, par conséquent, l'écar- tement des bandes, dépend notamment du rayon du cylindre déformé. L'apla- tissement de ce dernier s'évalue, dans ce cas particulier, comme dans le cas de tout cylindre de laminage, à partir de la force de laminage. On arrive donc, après simplification, à l'expression que doit vérifier l'é- cartement 1 des bandes pour obtenir le résultat souhaité 1 -R e e étant l'épaisseur de la tôle et R le rayon du cylindre non déformé. Les constantes A et B sont représentatives des conditions opératoires. Une valeur approchée, suffisante pour évaluer la valeur à laquelle 1 doit être inférieur, peut être calculée à partir des expressions A =a 4, T B = 2 v' et Ep dont les symboles ont été explicités plus haut. L'invention sera de toutes façons bien comprise au vu de la descrip- tion qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif, en réfé- rence aux planches de dessin annexées sur lesquelles: - la figure I est une photographie de bandes de déformations, - la figure 2 schématise une variante d'exécution, comportant un seul cylindre, du dispositif selon l'invention, - la figure 3 représente une autre variante comprenant plusieurs cy- lindres. Sur la figure 1, on peut voir des bandes de déformation 1, obtenues par écrouissage, à l'aide de cylindres, sur une t8le mince déjà amenée, par laminage, à l'épaisseur finale désirée. Ces bandes se présentent sous forme de lignes horizontales sombres car elles sont en creux par rapport à la surface 2 de la t6le qui apparart donc en clair sur la photo. Les vermiculu- res 1 sont pratiquement équidistantes et présentent une périodicité bien déterminée. Elles naissent dans l'emprise à la surface de la t8le, parallè- lement à l'axe des cylindres et se propagent vers l'intérieur de la tôle. 39 Les deux variantes d'exécution du dispositif selon l'invention, représentées sur les figures 2 et 3, comprennent essentiellement des cylin- dres C (figure 1), C1, C2, C3 (figure 2) qui confèrent à la t8le T, d'épais- seur e, un écrouissage suffisant pour obtenir des bandes de déformation serrées. La t8le, appuyée sur ces cylindres non entraînés, est soumise à une tension supérieure à 20 % de la limite d'élasticité pour être déformée superficiellement. Les moyens prévus pour exercer la tension ne sont pas représentés sur les figures, car, avantageusement, le dispositif selon l'invention peut s'insérer dans une ligne d'écrouissage déjà existante, de préférence entre les cages finisseuses et les systèmes de planage, ou avant le bobinage, la vitesse de défilement et la traction étant alors imposés par les caractéristiques de la ligne d'écrouissage. Le rayon R du cylindre C et les rayons R1, R2, R3 respectivement des cylindres 'C1, C2, C3 sont choisis de manière à obtenir la déformation sou- haitée, tels que leur rapport à l'épaisseur de la tôle soit inférieur à 75. Les angles a, a1' a22 a3 formés par la t8le T, et respectivement les cylindres C, C1, C2, C3 sont compris entre 10 et 40 , ce qui, dans le cas dudispositif représenté sur la figure 2, nécessite que les rouleaux ne soient pas trop rapprochés. De préférence, on choisit les écartements D1 et D2 au moins égaux à trois fois le rayon du cylindre le plus gros, en l'occurence C3. Un exemple d'application, concernant une ligne d'écrouissage o la tale est soumise à une flexion sous tension, le dispositif selon l'invention étant disposé avant ce système d'écrouissage, donné à titre purement illus- tratif, permettra de mieux comprendre l'invention. Sur une ligne de traitement, suivie d'écrouissage, un dispositif selon l'invention, comportant un seul cylindre, a été introduit. Ce dernier, d'un diamètre de 30 mm, est placé entre un bloc tensionneur et le laminoir écrouisseur. L'angle d'enroulement de la tale sur ce cylindre est d'environ et l'effort de traction est compris entre 50 et 100 N/mm2, soit 25 à 50 N par mm de largeur. La t8le laminée a une épaisseur d'environ 0,5 à 0,6 mm et sa largeur est voisine de I 000 mm. Les constantes A et B, dans le cas particulier considéré, a étant égal à 0,15 pour un cylindre d'acier, ont respectivement pour valeur 6 et 0,01, ce qui donne, pour l'écartement 1 des bandes de déformation, une valeur inférieure à e + IR 1 donc une valeur inférieure a 0,5 mm. Apres écrouissage, cet écartement ini- 39 tial conduit à un excellent état de surface. 2 8248Z L'invention n'est pas limitée, dans son application, à des lignes de laminage comportant des systèmes de planage tels que ceux envisagés, mais peut être mise en oeuvre partout o il est nécessaire de régler l'écarte- ment des bandes de déformation, notamment dans le cas de tôles bobinées. Elle n'est pas non plus limitée à une catégorie étroite de tôles, mais bien que par tôles minces on entende généralement d'épaisseur inférieure à 6 mm, on peut l'employer pour des tôles plus épaisses à condition d'avoir les moyens d'appliquer la déformation nécessaire. De même, le nombre de cylin- dres constituant le dispositif de mise en oeuvre n'est pas limité, mais on aura intérêt, dans chaque cas particulier, à employer le nombre minimum pour obtenir l'écrouissage souhaité. Pour des tôles de faible épaisseur, un seul cylindre est généralement suffisant. REVENDICATIONS 1. Procédé d'amélioration de l'aspect superficiel des t8les minces laminées et recuites, caractérisé en ce que l'on règle l'écartement des bandes de déformation obtenues par écrouissage de manière que cet écartement soit inférieur à environ 2 fois la largeur d'une bande. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pourcen- tage global de déformation reste inférieur à 4 % lors de l'écrouissage. 3. Dispositif d'amélioration de l'aspect superficiel de t8les minces laminées et recuites, caractérisé en ce qu'il est formé essentiellement d'un ou plusieurs cylindres de rayons au plus égaux à environ 75 fois l'épaisseur de la tale et en ce qu'il comprend, en outre, des moyens pour donner à la tôle un angle d'enroulement sur chaque cylindre compris entre et 400 et des moyens pour assurer une traction comprise entre 20 % et 80 % de la limite d'élasticité de la tale. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans le cas de plusieurs cylindres, les rapports des diamètres de ces derniers sont compris entre 1,5 et 2,5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les diamètres des cylindres sont croissants dans le sens de déplacement de la tSle. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'écartement des axes des cylindres successifs est au moins égal à trois fois le rayon du cylindre de plus grand rayon. 7. Application du procédé selon les revendications 1 et 2 et du dis- positif selon la revendication 3, au cas de la flexion sous traction, ca- ractérisée en ce que l'écartement I des bandes de déformation est inférieur à l'expression l R_ e o R est le rayon du cylindre, e l'épaisseur de la tale, A et B des constantes fonctions de la traction et de l'angle d'enrou- lement de la bande, dont une valeur approchée est fournie par les expres- sions A =a A T B 2 VA î p o a est la constante élastique du cylindre, 7 2482482 a l'angle d'enroulement de la t8le sur le cylindre, exprimé en radians; T la tension de la tôle, exprimée en N/mm de largeur; Et la traction de la t8le, exprimée en N/mm2; (o la limite d'élasticité de la t8le, exprimée en N/mm2; Ep la longueur du palier à la limite d'élasticité de la t8le.