FR2530502A1 - Procede de laminage de demi-produits metalliques et demi-produits metalliques obtenus par ledit procede - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LA METALLURGIE. LE PROCEDE DE LAMINAGE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE AU COURS DUQUEL LE DEMI-PRODUIT RECOIT UN MOUVEMENT DE ROTATION ET DE TRANSLATION GRACE AU DECALAGE ANGULAIRE, EGAL A L'ANGLE DE LAMINAGE, DES AXES DE ROTATION DES CYLINDRES 1, 2, 3 DANS LEUR PROPRE PLAN PAR RAPPORT A L'AXE DE LAMINAGE, LE LAMINAGE DU DEMI-PRODUIT S'EFFECTUANT AU FOYER DE DEFORMATION CONSTITUE PAR LES CYLINDRES 1, 2, 3 ET LE DEMI-PRODUIT ET COMPRENANT LA ZONE DE DEGROSSISSAGE C ET LA ZONE DE FINITION D, ET EST CARACTERISE EN CE QUE L'ON EFFECTUE LE LAMINAGE DU DEMI-PRODUIT AVEC UN ANGLE D'AVANCE DE 15 A 35 ET AVEC DES REDUCTIONS UNITAIRES, DANS LA PARTIE D'ENTREE A DE LA ZONE DE DEGROSSISSAGE C, DE PLUSIEURS FOIS INFERIEURES AUX REDUCTIONS UNITAIRES MAXIMALES AU FOYER DE DEFORMATION. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA FABRICATION D'EBAUCHES RONDES ET DE PROFILES EN METAUX FERREUX ET NON FERREUX.
Description
La présente invention concerne le travail des métaux sous pression et a notamment pour objet un procédé de laminage de demi-produits (ébauches) métalliques0
L'invention pourra entre utilisée avec le maximum d'efficacité dans la production d'ébauches rondes et de profilés en métaux ferreux et non ferreux, notamment en métaux obtenus par coulée continue.
L'invention pourra entre utilisée avec le maximum d'efficacité dans la production d'ébauches rondes et de profilés en métaux ferreux et non ferreux, notamment en métaux obtenus par coulée continue.
A l'heure actuelle, la coulée continue de l'acier se développe de plus en plus. L'application industrielle de ce procédé permet de supprimer des étapes de transformations métallurgiques qui exigent une main d'oeuvre importante, comme la coulée du métal en lingotière et le laminage des lingots dans un train de dégrossissage.
Toutefois, le succès de l'application industrielle de la coulée continue est lié avant tout à la production de laminés en aciers au carbone et en aciers faiblement alliés. Ceci s'explique, d'une part,par la détérioration rapide des lingots continus lorsqu'on augmente le pourcentage d'éléments d'addition dans le métal, et d'autre part,par par l'absence d'un procédé efficace de déformation d'un métal coulé en continu. Par ailleurs, il faut tenir compte du fait que la valeur de la déformation globale dans la production de laminés à partir de demi-produits de coulée continue diminue, ce qui est dû à leurs dimensions inférieures à celles des lingots bruts de départ.
La technologie classique de fabrication de profilés à partir de lingots coulés en continu consiste à déformer lesdits lingots par des méthodes de laminage en long ou de forgeage. Parmi les inconvénients du laminage en long il faut citer la basse efficacité du pétrissage de la structure du métal suivant sa section (à coeur), ce qui provient du bas coefficient de réduction par passe (1,2 à I ,5) et par les conditions de la déformation du métal' Le processus de forgeage est discontinu, il a une basse productivité, les barres obtenues ont des dimensions d'une précision insuffisante, les frais de transformation sont importants et les rendements en produits sains sont bas.
La principale voie de développement de méthodes nouvelles de déformation du métal coulé en continu consiste à accrortre le coefficient de réduction par passe.
Sur le principe du forgeage sont fondés plusieurs procédés nouveaux de travail sous pression dans des unités de conception spéciale : machines à forger radiales, machines à forger rotatives, installations à forger et à laminer, etc. ("Iron and Steel Eng", 1981, 58 nO 6 pp. 55o56)o
Une autre voie consiste à créer des méthodes de laminage planétaire.Dans un train planétaire de laminage en long et dans un train planétaire à cylindres coniques disposés en biais, le laminage s'effectue avec des coefficients de réduction élevés par passe, mais avec de bas coefficients de réduction unitaires, ce qui entrave le pétrissage à coeur de la structure coulée de l'ébauche ("ion and Steel Eng", 1980, Mai, pp > O
Dans ces procédés de laminage, c'est l'écoulement du volume total du métal dans la direction de l'axe de la barre qui joue le r81e prépondérant, alors que des défor-mations de cisaillement intenses ne se développent pas
Pareil caractère de la modification de forme de ébauche dans les procédés considérés explique la faible efficacité du pétrissage dela structure du métal, la forte anisotropie des propriétés, aussi bien dans la section transversale de la barre que dans les directions longitudinale et transversale.
Une autre voie consiste à créer des méthodes de laminage planétaire.Dans un train planétaire de laminage en long et dans un train planétaire à cylindres coniques disposés en biais, le laminage s'effectue avec des coefficients de réduction élevés par passe, mais avec de bas coefficients de réduction unitaires, ce qui entrave le pétrissage à coeur de la structure coulée de l'ébauche ("ion and Steel Eng", 1980, Mai, pp > O
Dans ces procédés de laminage, c'est l'écoulement du volume total du métal dans la direction de l'axe de la barre qui joue le r81e prépondérant, alors que des défor-mations de cisaillement intenses ne se développent pas
Pareil caractère de la modification de forme de ébauche dans les procédés considérés explique la faible efficacité du pétrissage dela structure du métal, la forte anisotropie des propriétés, aussi bien dans la section transversale de la barre que dans les directions longitudinale et transversale.
Les raisons indiquées ont incité à développer un procédé de déformation capable de garantir une évolution intense dç déformations de cisaillement dans la totalité du volume du métal et un pétrissage actif de la structure coulée.
C'est le procédé de laminage hélicoldal qui répond le mieux aux exigences de ce genre. On entend ici par laminage hélicoïdal un procédé dans lequel le vecteur de la vitesse périphérique du cylindre de laminage est orienté, dans la zone de contact avec l'ébauche, sous un angle If différent de O et de 900. Lorsque bd = O, le laminage s'effectue en long et lorsque ,kf = 900, le laminage s'effectue transversalement.
Dans la pratique et dans la théorie du laminage hélicoïdal on utilise fréquemment la notion d'angle d'avance ( ) que, dans le cas général, on peut définir comme l'angle entre le vecteur de la vitesse périphérique du cylindre de laminage en contact avec l'ébauche en un point qui se trouve sur la droite de plus courte distance entre les axes du cylindre et de l'ébauche et un plan normal à l'axe de laminagessc'est-à-dire
X= (90 - w )
Dans les trains du type à tambour, l'angle d'avance est mesuré en tant qu'angle de rotation du tambour par rapport à son axe, qui est intersecté par l'axe de laminage.Dans les trains où l'orientation du vecteur de la vitesse périphérique du cylindre sous un angle par rapport à l'axe de l'ébauche est réalisée par déplacement de l1axe du cylindre par rapport à l'axe de laminage, ainsi que dans les trains à disque pivotant, la valeur de 1'angle d'avance est détermini par des formules connues.
X= (90 - w )
Dans les trains du type à tambour, l'angle d'avance est mesuré en tant qu'angle de rotation du tambour par rapport à son axe, qui est intersecté par l'axe de laminage.Dans les trains où l'orientation du vecteur de la vitesse périphérique du cylindre sous un angle par rapport à l'axe de l'ébauche est réalisée par déplacement de l1axe du cylindre par rapport à l'axe de laminage, ainsi que dans les trains à disque pivotant, la valeur de 1'angle d'avance est détermini par des formules connues.
On contact d'autre part un procédé de laminage hélicoldal d'ébauches métalliques, qui consiste à déformer l'ébauche à travailler à l'aide de trois cylindres de laminage, et au cours duquel on communique à l'ébauche un mouvement de rotation et de translation grâce à un décalage angulaire des cylindres, ledit décalage angulaire étant égal à un angle d'avance de 120 au maximum, les cylindres formant avec l'ébauche un foyer de déformation comprenant la section de dégrossissage et celle de finition, étant entendu que le coefficient de réduction unitaire sur toute la longueur de la section de dégrossissage reste pratiquement constant (A.I. Tsélikov et alO "Les trains de laminage spéciaux"0 Moscou. Ed "Métallurgia", 1973, pp. 56, 57).
On entend par coefficient de réduction unitaire la valeur du coefficient de réduction de l'ébauche au cours de sa rotation de 1/3 de tour. Ce procédé est utilisé pour la fabrication des fers crénelés, toutefois, par suite du faible angle d'avance (ne dépassant pas 120), qui détermine les faibles valeurs des coefficients de réduction unitaires (à concurrence de 10 à 15 S/p), la déformation suivant la section est distribuée irrégulièrement. Des déformations de cisaillement intenses sont localisées à la surface de l'ébauche et ne pénètrent pas jusque dans ses couches centrales, où sont concentrés les défauts essentiels de l'ébauche coulée en continu.
En outre, la faible valeur de l'angle d'avance entratne un bas niveau des forces de traction dues au frottement, étant donné que le vecteur de vitesse du cylindre dans la zone de son contact avec ébauche te insensiblement de la direction perpendiculaire à l'axede laminage. Dans ce cas, la réduction de la marge d'efforts de traction dus au frottement entrasse une détérioration du schéma de l'état de contrainte du métal, ce qui à son tour risque de provoquer une solution de continuité de l'ébauche.
On connaît un procédé de laminage d'ébauches métalliques, qui consiste à déformer l'ébauche à travailler au moyen de trois cylindres de laminage. Pendant cette opération, l'ébauche reçoit un mouvement de rotation et de translation par décalage angulaire dans le plan horizontal des axes des cylindres d'un angle d'avance égal à 3 à 70, les cylindres formant avec ébauche un foyer de déformation comprenant une section de dégrossissage ou de réduction d'épaisseur et une section de finition ou de calibrage, le coefficient de réduction unitaire dans la zone d'entrée de dégrossissage étant de plusieurs fois inférie.ur au coefficient de réduction unitaire dans le foyer de déformation (A.F.Danilov et alO, "Laminage et travail sous pression à chaud de tubes Moscou. Edo "Métallurgia", 1972 pp. 350, 363).
Ce procédé est utiliser pour l'obtention de tubes de diamètre voulu par élargissement d'ébauches sur mandrin dans les laminoirs d'Assel.
Pour le laminage d'ébauches pleinn avec obtention d'un laminé de profil rond plein, ce procédé présente plusieurs inconvénients. La faible valeur de l'angle d'avance (4 à 70) entrave une faible avance axiale du métal par cycle de déformation (1/3 de tour de l'ébauche).
En conséquence, malgré la présence, au foyer de déformation,d'une section de dégrossissage où les coefficients de réduction unitaires suivant le diamètrepeuvent atteindre 15 à 18 %, la direction prépondérante d'écoulement du métal est la direction tangentielle. Dans ces conditions, la déformation plastique intense ne pénètre pas à coeur de l'ébauche, ce qui entrave le pétrissage et le compactage de la structure coulée du métal.
En outre les coefficients de réduction unitaires dans la zone d'entrée, en cas de laminage par ce procédé, sont de beaucoup inférieurs (dans un rapport de 1/10 à 1/20) aux coefficients de réduction unitaires maximaux et ne dépassent pas 0,7 à 2 9.
On connaît un procédé de laminage d'ébauches métalliques, qui consiste à déformer une ébauche au moyen de trois cylindres de laminage, dans lequel on communique à l'ébauche un mouvement de rotation et de translation par un décalage angulaire des axes des cylindres dans le plan horizontal relativement à l'axe de laminage d'un angle d'avance de 15 à 350, les cylindres formant avec l'ébauche un foyer de déformation comprenant des sections de dégrossissage et de finition (certificat d'auteur URSS nO 323.164, classe internationale B21 b 19/02).
Ce procédé est utilisé pour le perçage d'une ébauche pleine de façon à la transformer en fctt creux.
L'accroissement de l'angle d'avance, bien que contribuvant à augmenter les coefficients de réduction unitaires et à réduire la non uniformité de la déformation, n'est pas suffisant pour un compactage intense de la structure coulée du métal dans la zone axiale de l'ébauche. Dans ce cas, la distribution des réductions unitaires suivant la longueur du foyer de déformation joue un rôle déterminant.Au cas où les réductions~unitaires sont distribuées le long de la section de dégrossissage d'une façon pratiquement régulière, comme cela est prévu par le procédé, leur augmentation staccornpagne d'une détérioration rapide des conditions d'entraSnement, d'une diminution de la réserve de forces de traction dues au frottement; la stabilité du procédé de laminage est compromise, le glissement du métal par rapport aux cylindres devient plus marqué, l'état de surface et le pétrissage de la structure du métal se dégradent.
En outre, suivant le procédé indiqué on effectue le laminage avec un coefficient de réduction par passe ne dépassant pas 25 % (comme cela se fait en cas de perçage), ce qui est insuffisant pour un pétrissage complet de la structure dtébauchesen aciers de construction et en aciers à outils.Cela rend nécessaire un laminage en plusieurs passes, ce qui abaisse la productivité du procédé et accrort la masse etle cotit des équipements nécessaires0
On s'est donc proposé de créer un procédé de laminage de demi-produits (ébauches) métalliques, qui assurerait une augmentation sensible des réductions unitaires et globales du demi-produit (de l'ébauche) par passe,
La solution consiste en ce que, dans un procédé de laminage de demi-produits par déformation du demi-produit à travailler au moyen de trois cylindres de laminage, du type consistant à imprimer audit demi-produit un mouvement de rotation et de translation grâce au décalage angulaire des axes desdits cylindres dans leur propre plan d'un angle égal à l'angle d'avance, le laminage dudit demi-produit s'effectuant dans un foyer de déformation formé par les cylindres et le demi-produit et comprenant une zone de dégrossissage ou de réduction et une zone de finition ou de calibrage,suivant l'invention on procède au laminage du demi-produit avec un angle d'avance de 15 à 35 et avec des réductions unitaires,dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage, qui sont de plusieurs fois inférieures aux réductions unitaires maximales au foyer de déformation.
On s'est donc proposé de créer un procédé de laminage de demi-produits (ébauches) métalliques, qui assurerait une augmentation sensible des réductions unitaires et globales du demi-produit (de l'ébauche) par passe,
La solution consiste en ce que, dans un procédé de laminage de demi-produits par déformation du demi-produit à travailler au moyen de trois cylindres de laminage, du type consistant à imprimer audit demi-produit un mouvement de rotation et de translation grâce au décalage angulaire des axes desdits cylindres dans leur propre plan d'un angle égal à l'angle d'avance, le laminage dudit demi-produit s'effectuant dans un foyer de déformation formé par les cylindres et le demi-produit et comprenant une zone de dégrossissage ou de réduction et une zone de finition ou de calibrage,suivant l'invention on procède au laminage du demi-produit avec un angle d'avance de 15 à 35 et avec des réductions unitaires,dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage, qui sont de plusieurs fois inférieures aux réductions unitaires maximales au foyer de déformation.
La diminution des réductions unitaires dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage assure un déroulement stable du processus de laminage avec de grands angles d'avance et permet d'augmenter rapidement les réductions unitaires maximales. Il s'ensuit que toute la sec- tion transversale du demi-produit subit une déformation plastique intense et qu'il se crée des conditions optimales pour un pétrissage et un compactage intenses de la structure du métal au cours du laminage.
La gamme choisie de variations des angles d'avance et la distribution des réductions unitaires crée un schéma d'état de contraintes voisin de la compression triaxiale,ce qui facilite également l'élimination des défauts internes du demi-produit. Une diminution des angles d'avance au-dessous de 150 entrain une diminution des réductions unitaires, une augmentation de la non uniformité de l-a déformation et une dégradation du pétris- sage de la structure du métal0 Un accroissement de l'angle d'avance au-delà de 350 rapproche le procédé de laminage hélicoïdal du procédé de laminage longitudinal, ce qui s'accompagne d'une diminution de la valeur des déformations de cisaillement et de l'intensité du pétrissage de la structure du métal
Suivant une variante de réalisation de l'invention, on effectue le laminage dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage avec des réductions unitaires allant de 0,20 fois à 0,50 fois les réductions unitaires maximales au foyer de déformation. De tels rapports des réductions unitaires permettent d'obtenir les conditions optimales pour-la suppression des défauts de la structure coulée du métal suivant toute la longueur du foyer de déformation.
Suivant une variante de réalisation de l'invention, on effectue le laminage dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage avec des réductions unitaires allant de 0,20 fois à 0,50 fois les réductions unitaires maximales au foyer de déformation. De tels rapports des réductions unitaires permettent d'obtenir les conditions optimales pour-la suppression des défauts de la structure coulée du métal suivant toute la longueur du foyer de déformation.
Le pétrissage efficace de la structure coulée lors du laminage suivant le procédé revendiqué permet de déformer des demi-produits compris dans une large gamme de nuances (pratiquement en tous types d'aciers et alliages devant entre travaillés à chaud sous pression) et d'obtenir des laminés de haute qualité, en toutes dimensions.
Le choix de la valeur concrète de ces rapports dépend de la nuance GU du type d1acier (d'alliage) et de la qualité du demi-produit. Une diminution des réductions unitaires dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage au-dessous de 0,20 fois la valeur maximale entrasse une dégradation du pétrissage de la structure du métal,tandis que leur accroissement au-dessus de 0,50 fois la valeur maximale staccompagne d'une dégradation des conditions d'entraSnement du demi-produit et d'une diminution de la réserve de forces de traction dues au frottement0
Il est avantageux d'effectuer le laminage des demiproduits dans la zone de dégrossissage avec des coefficients de réductions unitaires maximaux: allant de 20 à 40 0/o. Pour des demi-produits compris dans une large gamme de nuances d'aciers et d'alliagessces valeurs des coefficients de réductions unitaires sont suffisantes pour la pénétration de la déformation plastique à coeur du demiproduit, ce qui est indispensable pour la suppression des défauts de la structure coulée du métal qui sont justement localisés au cent.re du demi-produit.L'écoulement hélicoldal du métal, associé à des coefficients de réduction unitaires élevés et à une torsion du demi-produit au foyer de la déformation permettent d'élever le niveau des propriétés physico-mécaniques et d'abaisser leur.aniso- tropie aussi bien dans la section du laminé que dans les directions longitudinale et transversale0 La réalisation du laminage avec des coefficients de réduction unitaires maximaux de 20 à 40 O/o permet également de réduire la surface de contact, de localiser le foyer des déformations, de diminuer les paramètres de force et d'énergie du processus de laminage, ainsi que la masse qt l'encombrement des trains de laminoirs,
La diminution des coefficients de réduction unitaires maximaux au-dessous de 20 r s'accompagne d'un accroissement de la non uniformité de la déformation, alors que leur augmentation au-delà de 40 % est limitée par la plasticité technologique du métal et par l'augmentation du réchauffage déformant,
Il est avantageux dieffectuer le laminage des demiproduits dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage avec un coefficient de réduction du diamètre allant de 0,05 à 0,4 par rapport à la réduction globale par passe.Dans ce cas , la déformation principale du demiproduit est réalisée avec des coefficients de réduction unitaires maximaux quand les conditions de suppression des défauts dans la zone axiale du demi-produit sont les plus favorables.
Il est avantageux d'effectuer le laminage des demiproduits dans la zone de dégrossissage avec des coefficients de réductions unitaires maximaux: allant de 20 à 40 0/o. Pour des demi-produits compris dans une large gamme de nuances d'aciers et d'alliagessces valeurs des coefficients de réductions unitaires sont suffisantes pour la pénétration de la déformation plastique à coeur du demiproduit, ce qui est indispensable pour la suppression des défauts de la structure coulée du métal qui sont justement localisés au cent.re du demi-produit.L'écoulement hélicoldal du métal, associé à des coefficients de réduction unitaires élevés et à une torsion du demi-produit au foyer de la déformation permettent d'élever le niveau des propriétés physico-mécaniques et d'abaisser leur.aniso- tropie aussi bien dans la section du laminé que dans les directions longitudinale et transversale0 La réalisation du laminage avec des coefficients de réduction unitaires maximaux de 20 à 40 O/o permet également de réduire la surface de contact, de localiser le foyer des déformations, de diminuer les paramètres de force et d'énergie du processus de laminage, ainsi que la masse qt l'encombrement des trains de laminoirs,
La diminution des coefficients de réduction unitaires maximaux au-dessous de 20 r s'accompagne d'un accroissement de la non uniformité de la déformation, alors que leur augmentation au-delà de 40 % est limitée par la plasticité technologique du métal et par l'augmentation du réchauffage déformant,
Il est avantageux dieffectuer le laminage des demiproduits dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage avec un coefficient de réduction du diamètre allant de 0,05 à 0,4 par rapport à la réduction globale par passe.Dans ce cas , la déformation principale du demiproduit est réalisée avec des coefficients de réduction unitaires maximaux quand les conditions de suppression des défauts dans la zone axiale du demi-produit sont les plus favorables.
En outre, dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage, il se forme une réserve de forcesd'entrat- nement par frottement qui permet d'accroitre la réduction par passe jusqu'à 90 à 95 %. Il en résulte la possibilité d'effectuer le laminage des demi-produits de toute la gamme en une seule passe, qui contribue à augmenter la productivité0
L'accroissement de la réduction du diamètre dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage de plus de 0,4 fois la réduction globale par passe conduit à une dégradation du pétrissage de la structure du métal dans la zone axiale du demi-produit0 La diminution de la réduction du diamètre dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage entrave l'arrondissement de demi-produits de différentes formes de section transversale et diminue la réserve des forces d'entratnement dues au frottement ainsi que la productivité du procédé.
L'accroissement de la réduction du diamètre dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage de plus de 0,4 fois la réduction globale par passe conduit à une dégradation du pétrissage de la structure du métal dans la zone axiale du demi-produit0 La diminution de la réduction du diamètre dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage entrave l'arrondissement de demi-produits de différentes formes de section transversale et diminue la réserve des forces d'entratnement dues au frottement ainsi que la productivité du procédé.
Il est avantageux de choisir une longueur de la zone de finition comprise entre 0,3 et 0,6 fois la longueur du foyer de déformation. Une telle longueur de la zone de finition permet de supprimer entièrement l'ovalisation des demi-produits qui a lieu dans la zone de dégrossissage et d'obtenir des laminés rond avec une grande précision0
Des longueurs de la zone de finition inférieures à la limite inférieure préconisée diminuent la précision des dimensions géométriques,tandis que des longueurs de la zone de finition supérieures à la limitesupérieure pré conisée entratnent un accroissement irrationnel de la longueur de la partie utile du cycle et de l'encombrement du train de laminage0
Il est également avantageux, pour effectuer le laminage suivant le procédé revendiqué, d'utiliser des demiproduits (ébauches) de section transversale non circulaire avec un rapport de la dimension maximaleàiadmensiaim!riie comprise entre 1,1 et 1,35.
Des longueurs de la zone de finition inférieures à la limite inférieure préconisée diminuent la précision des dimensions géométriques,tandis que des longueurs de la zone de finition supérieures à la limitesupérieure pré conisée entratnent un accroissement irrationnel de la longueur de la partie utile du cycle et de l'encombrement du train de laminage0
Il est également avantageux, pour effectuer le laminage suivant le procédé revendiqué, d'utiliser des demiproduits (ébauches) de section transversale non circulaire avec un rapport de la dimension maximaleàiadmensiaim!riie comprise entre 1,1 et 1,35.
En cas de laminage d'un demi-produit dont la forme de section transversale est'autre que circulaire, et dont le rapport de la dimension maximale à la dimension minimale est compris dans l'intervalle indiqué, du fait de l'inégalité de la réduction dans les différentes directions lors de l'obtention d'un profil circulaire la zone axiale de l'ébauche subit des déformations de cisaillement additionnelles, ce qui améliore également le pétrissage de la structure du métal0
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisationndonnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente une mue en coupe longitudinale d'un foyer de déformation de demi-produit coulé en continu;
- la figure 2 représente le diagramme de distribution des réductions unitaires suivant la longueur du foyer de déformation.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisationndonnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente une mue en coupe longitudinale d'un foyer de déformation de demi-produit coulé en continu;
- la figure 2 représente le diagramme de distribution des réductions unitaires suivant la longueur du foyer de déformation.
Le procédé revendiqué de laminage de demi-produits (ébauches) métalliques consiste en ce qui suito
On admet une ébauche métallique pleine,de profil circulaire, polyédrique ou carré, à angles arrondis, dans la cannelure formée par trois cylindres de laminage 1,2, 3 (figure 1) dont les axes sont décalés angulairement dans leur propre plan, relativement à l'axe de laminage, d'un angle d'avance égal à 15 à 350, le vecteur de la vitesse périphérique de chaque cylindre 1,2,3 formant avec l'axe de laminage au contact avec ltébauche un angle de 55 à 850o
Une telle position du vecteur de vitesse du cylindre re- lativement à l'axe de laminage assure un mouvement de rotation et un mouvement de translation de l'ébauche0 Dans la partie d'entrée A de la zone de dégrossissage C, où les réductions unitaires sont de plusieurs fois intérieu res aux réductions maximales (figure 2), il y a arrondis sement du profil de ébauche de départs et le rapport de la dimension maximale à la dimension minimale de l'ébauche se rapproche de la plage de 1,05 et 1,15o
Lorsqu'on lamine une ébauche circulaire, son profil dans la partie dtentrée A acquiert une forme ovale voisine de celle qui a été indiquée, De pair aVec la variation du profil dans la partie d'entrée A, on obtient un entrarne- ment stable de l'ébauche, et il se crée une réserve des forces d'entraSnement dues au frottement,indispensable pour un déroulement stable du processus de laminage-dans la zone de dégrossissage et dans celle de finition0
Il est avantageux d'effectuer le laminage dans la partie d'entrée A de la zone de dégrossissage C de manière que la réduction unitaire soit de 0,2 à 0,5 fois la réduction unitaire maximale au foyer de la déformation (figure 2) Dans ce cas, dans la partie d'entrée A, il y a un pétrissage, un fractionnement et un compactage de la structure des couches périphériques du métal.Après le laminage, il se forme dans la partie d'entrée A de l'ébau- che une zone annulaire adjacente à la périphérie, dans laquelle la structure du métal est compactée et pétrie au maximum. Ensuite, l'ébauche avec une réserve déterminée de forces d'entraînement arrive dans la zone de déformation principale B (figures 1,2), où intervient la déformation principale du métal avec des réductions unitaires maximales.Dans la zone de déformation principale B, les réductions unitaires augmentent fortement,leur valeur atteignant 20 à 40 5o (figure 2)o Sous l'action des forces de frottement dans la zone de déformation principale B, il apparatt un schéma favorable d'état de contraintes, voisin de la compression triaxiale, En outre, la présence, sur l'ébauche, d'une région annulaire périphérique de structure compactée, servant en quelque sorte de prolongement de l'outil de déformation, contribue à une diminution sensible de la non uniformité de la déformation.
On admet une ébauche métallique pleine,de profil circulaire, polyédrique ou carré, à angles arrondis, dans la cannelure formée par trois cylindres de laminage 1,2, 3 (figure 1) dont les axes sont décalés angulairement dans leur propre plan, relativement à l'axe de laminage, d'un angle d'avance égal à 15 à 350, le vecteur de la vitesse périphérique de chaque cylindre 1,2,3 formant avec l'axe de laminage au contact avec ltébauche un angle de 55 à 850o
Une telle position du vecteur de vitesse du cylindre re- lativement à l'axe de laminage assure un mouvement de rotation et un mouvement de translation de l'ébauche0 Dans la partie d'entrée A de la zone de dégrossissage C, où les réductions unitaires sont de plusieurs fois intérieu res aux réductions maximales (figure 2), il y a arrondis sement du profil de ébauche de départs et le rapport de la dimension maximale à la dimension minimale de l'ébauche se rapproche de la plage de 1,05 et 1,15o
Lorsqu'on lamine une ébauche circulaire, son profil dans la partie dtentrée A acquiert une forme ovale voisine de celle qui a été indiquée, De pair aVec la variation du profil dans la partie d'entrée A, on obtient un entrarne- ment stable de l'ébauche, et il se crée une réserve des forces d'entraSnement dues au frottement,indispensable pour un déroulement stable du processus de laminage-dans la zone de dégrossissage et dans celle de finition0
Il est avantageux d'effectuer le laminage dans la partie d'entrée A de la zone de dégrossissage C de manière que la réduction unitaire soit de 0,2 à 0,5 fois la réduction unitaire maximale au foyer de la déformation (figure 2) Dans ce cas, dans la partie d'entrée A, il y a un pétrissage, un fractionnement et un compactage de la structure des couches périphériques du métal.Après le laminage, il se forme dans la partie d'entrée A de l'ébau- che une zone annulaire adjacente à la périphérie, dans laquelle la structure du métal est compactée et pétrie au maximum. Ensuite, l'ébauche avec une réserve déterminée de forces d'entraînement arrive dans la zone de déformation principale B (figures 1,2), où intervient la déformation principale du métal avec des réductions unitaires maximales.Dans la zone de déformation principale B, les réductions unitaires augmentent fortement,leur valeur atteignant 20 à 40 5o (figure 2)o Sous l'action des forces de frottement dans la zone de déformation principale B, il apparatt un schéma favorable d'état de contraintes, voisin de la compression triaxiale, En outre, la présence, sur l'ébauche, d'une région annulaire périphérique de structure compactée, servant en quelque sorte de prolongement de l'outil de déformation, contribue à une diminution sensible de la non uniformité de la déformation.
De cette manière, la valeur élevée des réductions unitaires, la présence d'une région périphérique à structure compactée, ainsi que le schéma favorable d'état des contraintes créent des conditions optimales pour la suppression des défauts du métal coulé dans tout le volume de ébauche Le déroulement du processus de laminage dans la zone de dégrossissage C en présence de fortes valeurs de réductions unitaires permet de réduire la longueur utile (table) du cylindre, de diminuer la valeur de la déformation transversale et d'abaisser les paramètres d'énergie et de force du processus de laminage0 Cela assure la la réalisation du laminage avec un coefficient de réduction par passe atteignant 90 Sb, ce qui réduit la quantité de passes et accrott la productivité du procédé,
Le laminage des ébauches de la zone de dégrossissage
C assure la suppression complète des défauts du métal0
L'efficacité de la suppression des défauts dépend ainsi, en plus des facteurs précités, de la valeur de la réduction du diamètre dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage A, qui est de 0,05 à 0,40 fois la réduction globale du diamètre par passe, Cela signifie que la déformation principale du diamètre de l'ébauche s'effectue dans la zone B, où les réductions unitaires sont maximales et où sont crées les conditions lesplus favorables à la suppression des défauts0
Après laminage dans la zone de dégrossissage, l'ébauche arrive dans la zone de finition D (figure 1), où un traitement multiple de chaque élément de surface de l'ébauche permet la suppression de l'ovalité et la formation d'un profil circulaire de la barre, La suppression de l'ovalité de la pièce résultant du laminage est lie au nombre de cycles de déformation dans la zone de finition0
Lorsque le laminage se fait avec une grande avance axiale du métal (angle d'avance de 15 à 350), la longueur de la zone de finition D doit être de 0,3 à 0,6 fois la longueur du foyer de déformation (figure 1). Quand la longueur de la zone de finition est inférieure à ces valeurs, la précision des dimensions géométriques baisse, tandis que si la longueur est plus grande, la longueur de la partie utile ou table du cylindre devient excessive,
L'utilisation d'une ébauche de départ dont la section transversale ne correspond pas à la forme circulaire de la cannelure formée par les cylindres (par exemple : ébauches de section transversale carrée, rectangulaire, ovale ou polyédrique) avec un rapport de la dimension maxiEle à la dimension minimale compris dans les limites de 1,1 à 1,35, conduit à une élévation du niveau des déformations de cisaillement au centre de l'ébauche et améliore le pétrissage de la structure, Plus le rapport de la dimension maximale à la dimension minimale de la section de l'ébauche est élevé, plus le pétrissage de la structure des couches centrales de l'ébauche est meilleurs Toutefois, une augmentation de ce rapport au-delà de 1,35 s'accompagne d'une détérioration des conditions d'entraSnement et de rotation de l'ébauche au foyer de la déformation0
Deux exemples de réalisation concrets mais non limitatifs sont décrits ci-après::
Exemple 1
On lamine des ébauches coulées en continu, à pDrosi- té axiale développée (pores et solutions de continuité situés au centre de l'ébauche) et de 130 mm de diamètre, dans un train de laminage à trois cylindres de laminage hélicoldal. Le décalage angulaire des tambours à rouleaux d'un angle d'avance de 250 assure l'obtention de l'action du vecteur de vitesse périphérique du cylindre au contact avec l'ébauche sous un certain angle par rapport à l'axe de laminage0 On effectue le laminage dans une cannelure qui forme une zone de dégrossissage et une zone de finition0 La génératrice ila partie d'entrée de la zone de dégrossissage (A) a un angle d'inclinaison de 100 par rapport à l'axe de laminage, la génératrice de la zone de déformation principale (B) a un angle d'inclinaison de 30 par rapport à l'axe de laminage, la zone de finition (D) a une longueur de 100 Im.m
On effectue le laminage de manière à obtenir une barre de 50 mm de diamètre, le coefficient de réduction globale par passe est de 61,5 %, le coefficient de réduc tions la partie d'entrée A de la zone de dégrossissage est de 23 3'oo Par ailleurs, les coefficients de réduction unitaires maximaux atteignaient 36 %, alors que dans la partie d'entrée A de la zone de dégrossissage les coefficients de réduction unitaires maximaux étaient de 9,5 Oo
Le laminage du métal coulé en continu suivant le procédé revendiqué permet de supprimer entièrement les solutions de continuité internes au centre d'une ébauche de dimension ne dépassant pas 8 mmO L'écart effectif du diamètre suivant la section et la longueur de la barre ne dépasse pas 0,15 mm.
Le laminage des ébauches de la zone de dégrossissage
C assure la suppression complète des défauts du métal0
L'efficacité de la suppression des défauts dépend ainsi, en plus des facteurs précités, de la valeur de la réduction du diamètre dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage A, qui est de 0,05 à 0,40 fois la réduction globale du diamètre par passe, Cela signifie que la déformation principale du diamètre de l'ébauche s'effectue dans la zone B, où les réductions unitaires sont maximales et où sont crées les conditions lesplus favorables à la suppression des défauts0
Après laminage dans la zone de dégrossissage, l'ébauche arrive dans la zone de finition D (figure 1), où un traitement multiple de chaque élément de surface de l'ébauche permet la suppression de l'ovalité et la formation d'un profil circulaire de la barre, La suppression de l'ovalité de la pièce résultant du laminage est lie au nombre de cycles de déformation dans la zone de finition0
Lorsque le laminage se fait avec une grande avance axiale du métal (angle d'avance de 15 à 350), la longueur de la zone de finition D doit être de 0,3 à 0,6 fois la longueur du foyer de déformation (figure 1). Quand la longueur de la zone de finition est inférieure à ces valeurs, la précision des dimensions géométriques baisse, tandis que si la longueur est plus grande, la longueur de la partie utile ou table du cylindre devient excessive,
L'utilisation d'une ébauche de départ dont la section transversale ne correspond pas à la forme circulaire de la cannelure formée par les cylindres (par exemple : ébauches de section transversale carrée, rectangulaire, ovale ou polyédrique) avec un rapport de la dimension maxiEle à la dimension minimale compris dans les limites de 1,1 à 1,35, conduit à une élévation du niveau des déformations de cisaillement au centre de l'ébauche et améliore le pétrissage de la structure, Plus le rapport de la dimension maximale à la dimension minimale de la section de l'ébauche est élevé, plus le pétrissage de la structure des couches centrales de l'ébauche est meilleurs Toutefois, une augmentation de ce rapport au-delà de 1,35 s'accompagne d'une détérioration des conditions d'entraSnement et de rotation de l'ébauche au foyer de la déformation0
Deux exemples de réalisation concrets mais non limitatifs sont décrits ci-après::
Exemple 1
On lamine des ébauches coulées en continu, à pDrosi- té axiale développée (pores et solutions de continuité situés au centre de l'ébauche) et de 130 mm de diamètre, dans un train de laminage à trois cylindres de laminage hélicoldal. Le décalage angulaire des tambours à rouleaux d'un angle d'avance de 250 assure l'obtention de l'action du vecteur de vitesse périphérique du cylindre au contact avec l'ébauche sous un certain angle par rapport à l'axe de laminage0 On effectue le laminage dans une cannelure qui forme une zone de dégrossissage et une zone de finition0 La génératrice ila partie d'entrée de la zone de dégrossissage (A) a un angle d'inclinaison de 100 par rapport à l'axe de laminage, la génératrice de la zone de déformation principale (B) a un angle d'inclinaison de 30 par rapport à l'axe de laminage, la zone de finition (D) a une longueur de 100 Im.m
On effectue le laminage de manière à obtenir une barre de 50 mm de diamètre, le coefficient de réduction globale par passe est de 61,5 %, le coefficient de réduc tions la partie d'entrée A de la zone de dégrossissage est de 23 3'oo Par ailleurs, les coefficients de réduction unitaires maximaux atteignaient 36 %, alors que dans la partie d'entrée A de la zone de dégrossissage les coefficients de réduction unitaires maximaux étaient de 9,5 Oo
Le laminage du métal coulé en continu suivant le procédé revendiqué permet de supprimer entièrement les solutions de continuité internes au centre d'une ébauche de dimension ne dépassant pas 8 mmO L'écart effectif du diamètre suivant la section et la longueur de la barre ne dépasse pas 0,15 mm.
Exemple 2.
Pour effectuer le laminage suivant le procédé considéré dans l'Exemple 1, on utilise une ébauche-carrée d'une section de 114 x 114 mm, avec un rayon d'arrondi des angles de 25 mmO Le rapport de la dimension maximale à la dimension minimale de la section (dimensions suivant la diagonale et le côté) était de 1,23. Le changement de forme du profil carré en profil circulaire intervient dans la partie d'entrée de la zone de dégrossissage0 Le laminage d'une ébauche de cette forme se fait d'une façon stable, sans formation de repliures ni de pailles, et sans diminution de précision des dimensions géométriques0
L'efficacité du compactage de la structure dans ce cas est supérieure à celle du laminage d'une ébauche ronde,
L'efficacité du compactage de la structure dans ce cas est supérieure à celle du laminage d'une ébauche ronde,
Claims (4)
- 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue le laminage dans la partie d'entrée (A) de la zone de dégrossissage (C) avec des valeurs de réductions unitaires comprises entre 0,20 et 0,50 fois celles des réductions unitaires maximales au foyer de déformation0
- 3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on effectue le laminage dans la zone de dégrossissage (C) avec des réductions unitaires maximales de 20à 40 %040- Procédé suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le laminage dans la partie d'entrée (A) de la zone de dégrossissage (C) s'effectue avec une réduction en diamètre de o,95àQ4 fois la réduction en diamètre globale par passe.
- 5.- Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur de la longueur de la zone de finition (D) est choisie entre 0,3 et 0,6 fois celle de la longueur du foyer de déformation0
- 6.- Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise pour le laminage un demi-produit de section transversale non circulaire, avec un rapport de la dimension maximale à la dimension minimale compris entre 1,1 et 1,35.70- Demi-produits métalliques, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé faisant l'objet de l'une des revendications 1 à 6o
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| SE8204213A SE450818B (sv) | 1982-07-20 | 1982-07-07 | Forfarande for valsning av metallemnen |
| FR8212664A FR2530502B1 (fr) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | Procede de laminage de demi-produits metalliques et demi-produits metalliques obtenus par ledit procede |
| JP13107682A JPS5924501A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-27 | 金属ビレツトの圧延方法 |
| DE19823231110 DE3231110A1 (de) | 1982-07-20 | 1982-08-20 | Verfahren zum walzen von metallenen knueppeln |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8212664A FR2530502B1 (fr) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | Procede de laminage de demi-produits metalliques et demi-produits metalliques obtenus par ledit procede |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2530502A1 true FR2530502A1 (fr) | 1984-01-27 |
| FR2530502B1 FR2530502B1 (fr) | 1986-05-02 |
Family
ID=9276131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8212664A Expired FR2530502B1 (fr) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | Procede de laminage de demi-produits metalliques et demi-produits metalliques obtenus par ledit procede |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5924501A (fr) |
| DE (1) | DE3231110A1 (fr) |
| FR (1) | FR2530502B1 (fr) |
| SE (1) | SE450818B (fr) |
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- 1982-07-20 FR FR8212664A patent/FR2530502B1/fr not_active Expired
- 1982-07-27 JP JP13107682A patent/JPS5924501A/ja active Pending
- 1982-08-20 DE DE19823231110 patent/DE3231110A1/de active Granted
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE8204213D0 (sv) | 1982-07-07 |
| JPS5924501A (ja) | 1984-02-08 |
| SE8204213L (sv) | 1984-01-08 |
| FR2530502B1 (fr) | 1986-05-02 |
| SE450818B (sv) | 1987-08-03 |
| DE3231110A1 (de) | 1984-02-23 |
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