Brevet FR2529479A1 — publié le 19840106

P Procédé et installation pour le laminage de rails. La présente invention concerne un procédé et une installation pour le laminage de rails. Lors de la détermination du nombre et de l'agencement des cages pour le laminage de profilés en général, on choisit la solution la plus économique en tenant compte des caractéristiques du pro- duit final, de la productivité et des impératifs concernant le contrôle de qualité Pour obtenir les caractéristiques mécaniques désirées pour les rails, le procédé et l'installation de laminage doivent être agencés de manière que l'allongement total (le rap- port entre les sections droites du bloom et du rail final) ne soit pas inférieur à 8,0 en utilisant des blooms pour rails cou- lés en continu, comme spécifié par les normes britanniques. La figure 1 montre l'agencement d'un laminoir universel de rails de structure typique Dans ce laminoir, un bloom BL est laminé sous forme d'un rail fini par l'intermédiaire d'une cage d'ébau- chage BD, d'une cage de dégrossissage R, d'une première cage universelle Ul, d'une cage de laminage de rives E, d'une seconde cage universelle U 2, d'une cage à galet de tête H et d'une cage à galet de semelle B dans cet ordre La figure 2 montre les cylin- dres et les contours des passages dans les cages individuelles. La pièce passe sept fois dans la cage d'ébauchage BD, les cylin- dres de cette cage comportant six cannelures 1 à 6 La pièce passe dans la cage de dégrossissage R trois fois, les cylindres de cette cage comportant trois cannelures 7 à 9 La dernière cannelure 9 de la cage de dégrossissage R est verticalement symé- trique par rapport à l'axe horizontal et elle est appelée la "cannelure de reprofilage" La forme du rail final est symétrique par rapport à l'axe de l'âme Comme le montre la figure 2, toutes les cannelures utilisées dans la première cage universelle U 1 et dans la cage de finissage de semelle B sont symétriques par rap- port à l'axe de l'âme Pour cette raison, il est essentiel d'ef- fectuer une passe dans la cannelure de reprofilage 9 immédiate- ment avant le laminage dans la première cage universelle U 1. Un laminage inversé est effectué trois fois de façon continue entre la première cage universelle U 1 et la cage de laminage de rives E Deux cannelures 11, 12 sont réalisées par décolletage dans les cylindres de la cage de laminage de rives E L'opération de laminage entre la première cage universelle U 1 et la cage de laminage de rives 1 est effectuée en faisant passer la pièce dans les cannelures dans l'ordre suivant: 10-11-11-10-10-12 La sec- tion droite de la pièce diminue à chaque fois qu'elle passe dans la cannelure 10 de la cage universelle U 1 du fait que les deux cylindres horizontaux et verticaux de cette cage sont rapprochés entre deux passages successifs La forme de la cannelure Il cor- respond à la section droite de la pièce qui est atteinte après le premier passage dans la cannelure 10 de la cage universelle U 1 tandis que la forme de la cannelure 12 correspond à la section droite de la pièce qui est atteinte après le troisième passage dans cette cannelure 10 La cage de laminage de rives E comporte un repositionneur rapide de cannelure QS qui amène les cannelures Il ou 12 dans la position de laminage en conformité avec le nom- bre de passes de laminage effectuées dans la cage universelle U précédente. Un laminage continu est effectué entre la seconde cage universel- le U 2 et la cage à galet de tête H La seconde cage universelle U 2 comporte un cylindre vertical du côté tête 13 qui est main- tenu en contact avec le côté MT des cylindres horizontaux 14. Cet agencement est essentiel pour définir l'épaisseur et la hau- teur de la tète de rail Dans la cage à galet de tête H o un laminage de préfinissage est effectué, un réglage fin de l'épais- seur de la tâte et de la largeur de la semelle est effectué par ajustement de la position du cylindre vertical côté tâte 15 et des cylindres horizontaux 16 Dans la cage à galet de semelle B dans laquelle est effectué un laminage de finissage, on obtient un réglage fin de la largeur de la tête, de l'épaisseur-d'âme et de l'épaisseur de la semelle par ajustement des positions du cylindre vertical côté semelle 17 et dés cylindres horizontaux 18 Comme on peut le comprendre d'après la description faite ci- dessus, le procédé et l'installation de laminage universel de rails doivent satisfaire aux impératifs suivants: ( 1) La passe de reprofilage est réalisée immédiatement après la cage de laminage universel. ( 2) Le laminage universel final est effectué en maintenant le cylindre vertical côté tête en contact avec le côté des cylindres horizontaux. ( 3) Le rail est fini par exécution du laminage universel, du laminage par galet de tête et du laminage par galet de semelle dans cet ordre. D'une façon générale, le rapport entre les surfaces des sections droites que la pièce présente avant et après le passage dans une seule cannelure est appelé "allongement". Le Tableau 1 donne une liste de valeurs approximatives d'allonge- ment résultant des cannelures particulières au laminage universel de rails. TABLEAU 1 Cage de laminage R(cannelure 9) U 1 E U 2 ((MT)H B Allongement 1,08 1,25 1,02 1,15 1,03 1,07 Les figures 3 et 4 représentent des installations classiques de laminage universel de rails qui sont plus simples que celle repré- sentée sur la figure 1 Le laminoir de la figure 3 ne comporte pas la cage de dégrossissage R de la figure 1 tandis que le lami- noir de la figure 4 ne comporte pas la seconde cage de laminage universel U 2 et la cage à galet de tête H Pour le laminoir de la figure 4, on peut dire que la combinaison de la cage de laminage de rives E et de la cage à galet de tête H dans-la cage de lami- nage EH a permis une intégration des cages universelles U 1 et U 2 sous la forme d'une seule cage universelle. Le nombre de passes indiqué pour le laminoir représenté sur la figure 4 est inférieur à celui du laminoir de la figure 1 du fait qu'on a supprimé les passes correspondant à la seconde cage uni- I verselle U 2 et à la cage de laminage de rives E Cependant deux passes supplémentaires sont indiquées dans la cage d'ébauchage BD de manière à obtenir un allongement total supérieur Néanmoins le nombre de passes et de cages dans leur ensemble n'est pas suffi- sant. Dans le laminoir de la figure 3, la suppression des trois passes dans la cage de dégrossissage R est compensée en assurant l'allon- gement maximal avec les trois passes intervenant dans la cage d'ébauchage BD Cependant, en dépit de cela, l'allongement total est seulement légèrement supérieur à 8,0 Du fait de cet allonge- ment insuffisant, le laminoir représenté sur la figure 3 n'utilise pas la passe de reprofilage. Du fait de la faible fonction de reprofilage, ces procédés et ins- tallations classiques de laminage ne sont pas applicables au lami- nage de rails avec un haut degré de précision dans les dimensions et la forme sans faire intervenir un grand nombre de passes. L'invention a pour but de créer un procédé et une installation de laminage de rails qui permettent de réduire le nombre des passes et cages de laminage tout en maintenant l'allongement to- tal nécessaire. Le procédé de laminage de rails conforme à l'invention comprend les étapes d'ébauchage, de laminage de reprofilage, de premier laminage universel, de second laminage universel, de laminage par galet de tête et de laminage par galet de semelle. Le laminage de reprofilage est effectué en utilisant une paire de cylindres horizontaux qui sont pourvus par décolletage d'une cannelure de reprofilage et d'une cannelure à galet de tête ainsi qu'un cylindre vertical adapté pour réduire la semelle du rail, l'ensemble formé par les deux cylindres horizontaux et le cylindre vertical étant déplacé et réglé de manière que la cannelure de reprofilage s'adapte à la ligne de passage du premier laminage universel Le laminage par galet de tête est effectué en utilisant la même paire de cylindres horizontaux et un cylindre vertical adapté pour réduire la tête du rail, l'ensemble formé par les deux cylindres horizontaux et le cylindre vertical étant déplacé et réglé de manière que la cannelure de reprofilage corresponde à la ligne de passage du second laminage universel. L'installation de laminage de rails conforme à la présente inven- tion comprend une cage d'ébauchage, une cage de laminage compor- tant deux cylindres horizontaux dans lesquels ont été réalisés par décolletage une cannelure de reprofilage et une cannelure à galet de tete, un cylindre vertical agencé pour réduire la semelle du rail, un cylindre vertical agencé pour réduire la tête du rail et un mécanisme pour modifier la position desdits cylindres, une cage universelle et une cage à galet de semelle. Le procédé de laminage conforme à l'invention supprime la passe de reprofilage intervenant dans le processus d'ébauchage qui assure seulement une légère réduction en faisant passer la pièce laminée dans la cage d'ébauchage directement dans la cage de laminage universel tout en conservant la fonction de reprofilage pour faire en sorte que la tête et la semelle des rails soient conformées symétriquement En même temps, le procédé augmente le taux d'allongement par passe et il permet de ce fait de ré- duire le nombre de passes et de cages par combinaison de la fonc- tion de reprofilage avec la fonction de réduction par exécution d'une étape de laminage universel dans la cage de reprofilage. Comme on peut le comprendre d'après ce qui précède, l'invention fournit un procédé de laminage universel de rails qui peut exécu- té en utilisant le plus petit nombre de passes jamais utilisé Le laminage de rails conformément à la présente invention est effec- tué en utilisant une cage d'ébauchage, une cage universelle, une cage calibreuse à galet de tête et une cage à galet de semelle. En outre, la cage d'ébauchage de type classique remplit sa fonc- tion correctement Tout cela conduit à une installation de lami- nage universel de rails très économique et occupant le minimum d'espace qui fait époque. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple illustratif et faite avec référence aux dessins ci- annexés dans lesquels La figure 1 montre l'agencement d'un laminoir typique pour l'exécution d'un procédé de laminage universel de rails du type conventionnel; la figure 2 montre les contours des cylindres et des cannelures de laminage dans les cages individuelles représentées sur la figu- re 1; les figures 3 et 4 montrent l'agencement de laminoirs pour l'exécution d'autres procédés de lami- nage universel de rails du type conventionnel; la fi- gure 5 montre l'agencement d'un laminoir utilisant le principe de l'invention; la figure 6 montre les con, tours des cylindres et des cannelures de laminage dans les cages individuelles représentées sur la figure 5; la figure 7 montre l'agencement d'un autre laminoir utilisant le principe de l'invention. On va maintenant décrire l'invention en détail avec référence aux figures 5 à 7. Le procédé de laminage conforme à l'invention fait intervenir une cage calibreuse à galet de tête SH qui remplit la double fonction de laminage de reprofilage et de laminage par galet de tête Comme le montre la figure 5, le bloom BL est transformé par laminage dans le rail final P après passage dans une cage d'ébauchage BD, la cage calibreuse à galet de tête SH, une cage universelle U, la cage calibreuse à galet de tête SH et une cage à galet de semelle B dans cet ordre. La figure 6 montre les contours des cylindres et des cannelures de laminage prévus dans les cages individuelles du laminoir. Six cannelures 23, 28 sont réalisés par décolletage dans les cylindres d'ébauchage 21 entre lesquels on fait passer la pièce sept fois comme indiqué par les chiffres 1 à 7 Aucune-cannelure de reprofilage n'est décolletée dans les cylindres d'ébauchage. La prévision d'une cannelure de reprofilage, bien que le degré de réduction et le travail assuré par celle-ci soit faible, impose un corps de cylindre de plus grande longueur. Si la longueur des cylindres de grand diamètre de la cage d'ébau- chage BD qui est entraînée par un moteur de grande puissance, était augmentée, il en résulterait les inconvénients suivants a) le poids unitaire des cylindres augmente ce qui entraîne une agumentation de la consommation d'énergie, b) l'augmentation de la longueur du corps des cylindres con- duit à une augmentation des dimensions de la cage, c) la résistance des cylindres diminue et d) le rapport entre les forces de réaction s'exerçant sur les vis sur les côtés entraînement et travail ainsi que la réaction s'exerçant sur un côté augmentent, ce qui nécessite à son tour d'augmenter les dimensions du mécanisme de serrage par vis et autres parties de la cage - Une cannelure de reprofixlage 33 et une cannelure à galet de tête 34 sont réalisées par décolletage dans les cylindres horizontaux 31 de la cage calibreuse à galet de tête SH Un laminage inverse continu est effectué deux fois, comme indiqué par les chiffres 'à a entre la cage calibreuse à galet de tête SH et la cage universelle U La pièce circule à travers les cannelures dans l'ordre suivant: 33-37-37-34 Cela permet de laminer des rails avec une précision dimensionnelle exacte et de réduire le volume du bâtiment du hall de laminage. L'invention présente trois caractéristiques techniques La pre- mière concerne la nouvelle proposition concernant les cylindres 31 de la cage calibreuse à galet de tête SH Une seconde caracté- ristique concerne le double laminage inverse continu entre les cylindres 31 de la cage calibreuse à galet de tête SH et les cylindres 37 de la cage universelle U Cela permet d'effectuer un laminage idéal qui comprend un laminage d'ébauchage final, un laminage de reprofilage, un premier laminage universel, un second laminage universel, un laminage par galet de tête et un laminage par galet de semelle qui est indiqué par ( Une troisième caractéristique consiste dans l'élimination d'un laminage de rives qui n'assure qu'un degré limité d'allongement Pour le second passage dans la cage universelle, le cylindre vertical est amené au contact du côté des cylindres horizontaux comme cela est effectué d'une manière classique Le laminage par galet de semelle est également effectué de la manière classique. La présente invention rend possible d'effectuer un laminage uni- versel de rails avec seulement quatre cages de laminage Dans les paragraphes suivants, on a indiqué l'allongement total qui est atteint avec le procédé de laminage conforme à l'invention. Puisque le nombre de passes utilisées dans le procédé conforme à l'invention est plus faible que celui des procédés classiques, la conception est réalisée de manière que le degré d'allongement par passe soit plus grand Le Tableau 2 donne le degré d'allonge- ment par passe qui est obtenu entre le laminage de reprofilage et le laminage par galet de semelle conformément à la présente inven- tion Sur la base des valeurs maximales de l'allongement réel qui sont atteintes dans chaque passe dans le procédé classique, les valeurs indiquées sont suffisantes pour permettre la production de rails de bonne qualité. TABLEAU 2 Cage de laminage SH (cannelure 33) U U(MT) SH (cannelure 34) B Allongement 1,10 1,33 1,21 1,03 1,09 Comme indiqué sur la figure 6, six cannelures sont réalisées par décolletage dans les cylindres d'ébauchage 21, à savoir une canne- lure en forme de boîte 23, deux cannelures en forme de chapeau (cannelures de fendage) 24, 25, une cannelure ouverte 26 et deux cannelures fermées 27, 282 Du fait que la cannelure en forme de botte 23 est celle qui est essentielle pour permettre-le passage du bloom coulé en continu pour rails, le profilage du rail est réalisé par les cinq cannelures restantes. La pièce passe dans les six cannelures, y compris la cannelure en forme de botte, sept fois lors du laminage de rails légers et neuf fois lors du laminage de rails lourds. Conformément au Tableau 2, l'allongement cumulatif assuré entre le laminage de reprofilage et le laminage à galet de semelle est 1,10 x 1,33 x 1,21 x 1,03 x 1,09 = 1,99. Du fait que l'allongement total pour le laminage de rails ne doit pas être inférieur à 8,0, l'allongement cumulatif obtenu dans les sept passes d'ébauchage est de 8,0 1,99 = 4,02 En conséquence, l'allongement moyen pour chacune des sept passes d'ébauchage est de 7 v/4 Y 02 = 1,22 Cela indique que le procédé selon l'invention se rapproche étroitement de la limite critique concernant la technique de laminage universel de rails. La figure 7 illustre un schéma d'un autre laminoir conforme à l'invention, qui est différent de celui représenté sur la figure 6, seulement par le fait que la cage à galet de tête SH et la cage universelle U sont placées dans des positions différentes. 1, Revendications 1 Un procédé de laminage de rails, comprenant les étapes de laminage d'ébauchage, dé laminage de reprofilage, de laminage universel, de laminage par galet de tête et de laminage par galet de semelle, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer les opérations de laminage dans l'ordre suivant ébauchage, laminage de reprofilage, premier laminage universel, second laminage universel, laminage par galet de tête et lami- nage par galet de semelle; exécuter le laminage de reprofilage en utilisant deux cylin- dres horizontaux pourvus par décolletage d'une cannelure de reprofilage et d'une cannelure à galet de tête et d'un cylindre vertical agencé pour réduire la semelle du rail, l'ensemble formé par les cylindres horizontaux et le cylindre vertical étant déplacé et réglé de manière que la cannelure de reprofilage cor- responde à l'axe de cannelure du premier laminage universel; et exécuter le laminage à galet de tête en utilisant ladite paire de cylindres horizontaux et un cylindre vertical agencé pour réduire la tête du rail, l'ensemble formé par la paire de cylindres horizontaux et ledit cylindre vertical étant déplacé et réglé de façon que la cannelure du passage à galet de tête corresponde à l'axe de cannelure du second laminage universel. 2 Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le laminage de reprofilage, le premier et le second laminagesuniversels et le laminage à galet-de tête sont effectués en faisant passer la pièce d'une cage comportant ladite paire de cylindres horizontaux à une cage universelle et en retour. 3 Une installation de laminage de rails, caractérisée en ce qu'elle comprend une cage d'ébauchage BD, une cage calibreuse à galet de tête (SH) comportant une paire de cylindres horizontaux ( 31) qui ont été pourvus-par calibrage d'une cannelure de reprofilage ( 33) et d'une cannelure à galet de tête ( 34), un cylindre vertical agencé pour réduire la semelle du rail, un cylindre vertical agencé pour réduire la tête du rail et un mécanisme pour déplacer lesdits cylindres, ainsi qu'une cage universelle (V 1) et une cage à galet de semelle (B).