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Procédé pour améliorer La rugosite d'un cylindre de Laminoir.
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La presente invention porte sur un procédé pour améliorer La rugosité d'un cylindre de Laminoir.
On sait que La rugosite d'un cylindre de Laminoir conditionne dans une ! tres Large mesure La rugosite des tôLes métalliques laminées à L'aide de ce cylindre. Les dimensions de cette rugosité ainsi que sa repartition ä La surface du cylindre, et par conséquent à La surface des. tôLes, infLuencent en particulier L'aptitude ä L'emboutissage et au revetement de ces tôles.
On connait dejä, notamment par Le brevet BE-A-870. 609, un procede pour creer, au moyen d'un faisceau Laser intermittent, une multitude de fmcrocrateresdans La surface d'un cylindre de Laminoir. Un teL microcratere est constitue par une depression entourée, partiellement ou totalement, d'un bourrelet en relief.
Le mécanisme de formation d'un tel microcratere est à présent bien connu. On peut rappeler brièvement que, dans sa zone d'impact sur Lasurface du cylindre, chaque impulsion du faisceau Laser provoque L'echauffement d'un certain volume de métal et, ä l'intérieur de ce
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volume, La fusion d'une gouttelette de métal. Le volume de metal echauffe ainsi que La quantité de métal fondu dépendent de La puis- sance et de La duree de L'impuls ; on laser. L'action de cette impulsion laser est généralement renforcee par un jet de gaz, en particulier un jet d'oxygen dirigé vers La zone d'impact précitée. L'oxygène ainsi injecte provoque une augmentation de La temperature au-dessus de la surface du métal fondu, ou il contribue ä former un plasma par combustion de métal.
Sous l'action conjointe de La pression du plasma et de La pression du jet d'oxygene, Le métaL fondu est refoulé radialement vers la périphérie de la zone échauffée, ou évenllement au-delä de cette zone. Il forme ainsi un bourreLet qui se solidifie très rapidement.
Le faisceau Laser se déplace en translation paraLLèlement ä L'axe Longitudinal du cylindre de Laminoir en rctation, de sorte que sa zone
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d'impact decrit ure trajectoire hélicoidale ä La surface de ce cylindre. l'ensemble des bourrelets, associes aux depressions, determine La rugosité de La surface du cylindre et par conséquent celle des töles qui seront Laminees avec ce cylindre. La durée de vie de ces bourre-
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Lets conditionne des lors La duree de vie du cyLindre et La constance de La rugosité des töles produites.
- --- - La durée de vie des bourrelets dépend ä son tour de deux facteurs, à savoir d'une part la dureté et la resistance à l'usure de ces bourrelets et d'autre part Leur adhérence ä la surface du cylindre. La durete des bourrelets conditionne leur resistance à l'usure au cours du Laminage des tôles; elle dépend de la composition chimique et du cycle thermique d'échauffement et de refroidissement de la goutteLette de métal, c'est-à-dire de conditions métallurgiques que L'on peut rendre optimales. En revanche, L'adherence d'un bourrelet depend largement d'un phénomène mecanique : si la gcuttelette de metal s'etend trop loin au-delà de La zone échauffée par l'impulsion laser, elle n'adhere pas à la surface du cylindre, dont la temperature est trop basse.
IL se formera des lors une fissure à l'interface entre La sur-
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face du cylindre et Le bourreLet, ce qui entraînera rapidement l'arrachement de ce bourrelet sous L'effet des forces de Laminage. IL faudra prématurément interrompre Le laminage et reconditionner Le cylindre, ce qui provoque une perte substantielle de productivite du Laminoir.
La presente invention propose un procédé permettant de remédier à ces inconvénients et de former, ä La surface d'un cylindre de laminoir, des microcratères pourvus de bourrelets partiels qui presentent une
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adherence et psr conscqucrit une durée de vie sensibLement accrue. u 1 Li 4. Elle est basée sur la constatation inattendue que L'orientation du jet de gaz exerce une influence sensibLe sur La forme et l'adhérence des bourreLets.
Conformement a La presente invention, un procede pour ameLiorer La rugosite d'un cylindre de laminair, dans lequel on forme des microcratères dans La surface dudit cyLindre au moyen d'un faisceau Laser intermittent et en presence d'un jet de gaz dirigé vers La zone d'impact dudit faisceau Laser, ledit cylindre tournant autour de son axe LongitudinaL, est caractérisé en ce que Llon oriente ledit jet de gaz suivant une direction sensiblement perpendiculaire ä La génératrice dudit cylindre qui passe par ladite zone d'impact.
Par sensiblement perpendiculaire, iL faut comprendre que la direction du jet de gaz forme un angle de 100 maximum avec La perpendicuLaire ä La génératrice consideree du cylindre.
Suivant une variante particuliere, on injecte Ledit gaz dans Le sens de La rotation du cylindre.
Les autres conditions d'injection du gaz, teLLes que La nature du gaz, son débit et L'angLe d'incidence du jet, ne different pas de la technique conventionneLLe et ne font pas partie de La présente invention.
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L'invention pourra être mieux comprise gräce à La description et aux exempLes qui suivent, oü iL est fait reference aux dessins annexes dans LesqueLs La Fig. 1 rappelle, en une vue en perspective, Le principe du procede de formation de la rugosité sur un cylindre ; la Fig. 2 iLLustre La forme et la position d'un bourrelet sous L'effet d'une injection LongitudinaLe du gaz ; et La Fig. 3 represente la forme et la position d'un bourrelet sous L'effet d'une injection transversale du gaz, conformdment ä la presente invention.
Toutes les figures constituent des representations schématiques, dans LesqueLLes des eLements identiques sont designes par Les mêmes reperes numériques. La direction des divers mouvements est indiquée par des fleches.
La figure 1 rappelle Le principe du procede de formation de la rugosité sur un cylindre de Laminoir. Un cylindre de Laminoir 1 est mis en rotation, symbolisée par la flèche courbe 2, autour de son axe LongitudinaL 3. La surface de ce cylindre 1 est frappée, sous une incidence sensiblement perpendicuLaire, par un faisceau Laser intermittent 4. Ce faisceau, représenté par une succession d'impulsions 5, est focalise sur la surface au mcyen d'une lentilte 6. En outre, Le faisceau 4 se depLace en translation, paraLlèLement ä L'axe Longitudinal 3, comme L'indique La flèche 7. De ce fait, les points d'impact des impulsions 5 successives dessinent une Ligne hé;ocpïdale 8 Åa la surface du cylindre 1.
Un jet d'oxygene 9 est dirige vers Le point d'impact du faisceau Laser et favorise la formation des microcrateres constituant la rugosité désirée. Il faut noter à cet egard que t'on pourrait utiliser tout autre type de gaz, notamment neutre ou reducteur, sans sortir du cadre de L'invention. Le jet d'oxygène 9 est représente avec son orientation usuelle, qui se situe dans un plan axial du cylindre 1.
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On a également représenté, en trait mixte, Le jet d'oxygène 10 avec son orientation conforme à la presente invention, c'est-a-dire dans un
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plan perpendiculaire aux génératrices et donc Åa l'axe longitudinal du cylindre 1. Le jet d'oxygene 10 est dispose en arrière par rapport au faisceau laser ; cela signifie que le gaz est injecte suivant Le sens de rotation du cylindre.
Dans les figures 2 et 3, on a illustré la forme et la pcsition du bourrelet par rapport au microcratere, pour les deux orientations 9 et 10 du jet d'oxygene, respectivement. La taille des microcrateres et
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des bourrelets y est fortement exageree, afin de faire apparaître clairement La difference entre Les deux situations.
La figure 2 montre que Le bourrelet 11 est assez etendu et qu'il déborde nettement du m ; crocratère 12 ; de plus, il est deporte vers un côté du microcratere. La figure 3 montre que, grâce ä un jet d'oxygene 10 oriente conformement ä la presente invention, Le bourrelet 11 reste symétrique par rapport au microcratere 12. En outre, Le bourrelet 11 est ici pLus compact et il est bien soude à la surface du cylindre, car il ne s'etend pratiquement pas au-delà du microcratere.
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- ---- --- Le tableau ci-dessous rassemble les résultats d'essais comparatifs faisant apparaître l'influence de l'orientation du jet de gaz. Le gaz choisi a cet effet etait l'oxygène.
Dans Le premier essai, on a opéré avec un faisceau Laser de 800 M et un debit d'oxygene de 6 l/min. Dans Le second essai, on a utilisé un faisceau Laser de 900 W et un débit d'oxygene de 12 L/min. Pour chaque essai, Le jet d'oxygene a ete orienté successivement suivant les deux positions 9 et 10 representees dans La Fig. 1. Toutes les autres conditions de travaiL n'ont pas ete modifiees.
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Dans tous Les cas, on a mesuré La hauteur (H) et La largeur (La) du 0 D bourreLet Åa son point Le plus éleve, la profondeur (Pc) et la largeur (Lc) du microcratere à son point Le plus profond, La rugosite arithmet-tique (Ra) de La surface du cylindre et La force d'arrachement (F) des bourreLets.
Les dimensions et La rugosite sont exprimees en micromètres ; La force d'arrachement est exprimee en newtons.
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Essai <SEP> jet <SEP> gaz <SEP> Puis. <SEP> HD <SEP> LD <SEP> P <SEP> l <SEP> Ra <SEP> F
<tb> D <SEP> C <SEP> C <SEP> C
<tb> n <SEP> gaz <SEP> (l/min) <SEP> (W) <SEP> ( m) <SEP> ( m) <SEP> ( m) <SEP> ( m) <SEP> ( m) <SEP> (N)
<tb> 9 <SEP> 6 <SEP> 800 <SEP> 15 <SEP> 106 <SEP> 18 <SEP> 96 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> 10 <SEP> 6 <SEP> 800 <SEP> 28 <SEP> 109 <SEP> 37 <SEP> 113 <SEP> 3,6 <SEP> 1,7
<tb> 9 <SEP> 12 <SEP> 900 <SEP> 24 <SEP> 121 <SEP> 25 <SEP> 141 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 2
<tb> 2
<tb> 10 <SEP> 12 <SEP> 900 <SEP> 45 <SEP> 132 <SEP> 31 <SEP> 123 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 9
<tb>
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It-apparait clairement, dans Les deux essais, que le passage de l'orientation 9 ä l'orientation 10 entraine une forte augmentation tant de La hauteur du bourrelet (Ha) que de La profondeur du microD cratère (P-);
Les largeurs L et l ne varient pas de façon très c ü c marquée. Le bourrelet correspondant ä l'orientation 10 présentait la forme illustrée dans La Fig. 3 ; il était plus compact et plus saillant que celui de la figure 2.
On observe-également que La force d'arrachement F, c'est-à-dire
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L'adherence du bourrelet, a augmenté de 60 à 70 % Lorsque l'on a change l'orientation du jet d'oxygène. Cette force a ete déterminée par la methode exposee dans la demande de brevet BE-A-08700372.
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L'augmentation d'adhérence obtenue pEr Le procédé de l'invention entraine une amelioration de La tenue des cylindres; elle conduit par consequent Åa une plus grande regularite de La quaLite des tôles lam ; nées et à une meilleure productivité de L'installation de Laminage.
La presente invention s'étend également aux cylindres obtenus par Le procédé précité, qui presentent une rugosite plus durable, ainsi qu'aux tôles laminées avec de tels cylindres.