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aciéries Réunies de Burbach-Eich-Dudelange, Sté Ame, Luxembourg.
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bzz¯ Cylindre de laminoir creux en acier, à résistance élevée.
Le procédé courant de moulage des cylindres de laminoir fournit des pièces dont la résistance et la durée de service sont insuffisantes par rapport aux masses d'acier mises en jeu dans ces cylindres. Le procédé fournit en outre un rendement très incertain, à la suite de formation de retassures, de tapu- res internes ou externes, qui souvent ne se révèlent qu'après u- sinage complet du cylindre.
Ces défauts occasionnent un déchet important dont la cause originale est à rechercher dans les conditions désavanta- geuses suivant lesquelles s'opère la solidification de l'acier coulé.
Pour les cylindres de grandeur moyenne le volume d'acier liquide à employer varie de 2 à 3 m3; à l'état non dégrossi, ces cylindres présentent un diamètre pouvant dépasser 1.300 mm. La surface de refroidissement est donc faible comparativement au volume d'acier liquide à solidifier et la profondeur de solidifi- cation à réaliser.
, Comme en outre la matière du moule est mauvaise conduc- trice de la chaleur, la solidification complète des cylindres
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pleins, coulés en sable, ne peut s'opérer que très lentement.
Cette lenteur de solidification présente plusieurs inconvénients :
1) Elle provoque la cristallisation grossière et par suite la fragilité de l'acier coulé. Cette fragilité, il est vrai, peut être atténuée par un recuit de régénération suivi d'un refroi- dissement à l'air.. Mais comme l'échauffement d'un cylindre plein ainsi que son refroidissement à l'air ne s'accomplissent que lentement, l'amélioration des qualités mécaniques reste bien en dessous de celle qu'on réalise par le traitement thermique d'un acier de composition identique, mais coulé en épaisseur plus faible.
II) La solidification lente produit des dislocations internes dans la masse du cylindre.
Si la première couche d'acier solide se forme rapidement la vitesse de solidification diminue à mesure que le saole du -moule s'échauffe.
La température de la masse liquide interne aura le temps de s'uniformiser et atteindra son point de solidification un peu simultanément dans tous les points, A ce moment les cristaux solides naîtront un peu partout dans le noyau liquide, se dé- veloppent en ramifications dentritiques et provoquent ainsi l'empâtement de la masse. Chaque formation de cristal est accom- pagnée d'un retrait élémentaire dont l'effet d'ensemble se mani- feste par l'abaissement du niveau du métal liquide tant que l'em- pâtement n'est pas trop avancé.
Mais si la masse devient plus épaisse, le tassement du noyau central pourra se faire par plu- sieurs tranches qui se soudent imparfaitement, Il se forme. ainsi, dans le corps du cylindre, des fissures transversales, (voir Fig.1,2,3) produisant un tel affaiblissement du cylindre qu'elles peuvent provoquer la rupture dès les premières passes de laminage.
La fréquence de ces accidents a ébranlé la confiance des
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lamineurs dans le cylindre en acier coulé. On lui. préfère de beaucoup le cylindre forgé dont le mode de fabrication présen- te plus de garanties contre la présence de ces défauts internes.
Mais il faut remarquer que les caractéristiques mécaniques des cylindres forgés sont à peine meilleures que celles des cylin- dres coulés, parce que le corroyage est faible, et parce que l'usinage de la table enlève précisément les couches de métal qui ont subi le pétrissage le plus intense.
III) La solidification lente des cylindres pleins coulés en sa- ble, neutralise l'effet de la masselotte, à moins qu'on ne don- ne à celle-ci des dimensions sortant des limites,économiques. On risque donc de laisser subsister la retassure sur une certaine longueur du cylindre parachevé.
IV) La lenteur de solidification et de refroidissement du métal coulé en moule de sable favorise la* naissance de fissures trans- ver'sales externes si la surface d'appui vient à se dérober à la base du cylindre par suite du retrait de l'acier ou du tassement de la partie inférieure du moule, V) La solidification lente de l'énorme masse d'acier favorise une ségrégation intense, nuisible à la résistance mécanique de l'acier et à l'efficacité du traitement thermique.
Les figures ci-jointes indiquent la marche du refroidis- sement et les phénomènes qui s'y manifestent. Le'métal du bord du cylindre est complètement solidifié "a" ;le noyau central "b" encore liquide approche la température de solidification. Des cristaux naissent dans le sein de la masse, donnant lieu à un re-' trait de solidification élémentaire. Les petites poches de retas- sement local "c" sont figurées dans la fig. 1.
Ces poches de retassement sont comblées dès leur forma- tion par l'afflux du liquide mère restant. Cet effet se traduit par un abaissement du niveau supérieur liquide.
Si la solidification:.progresse d'une façon continue de bas en haut, de façon que la masse liquide forme une seule nappe,
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. le retassement se fera par couches successives et donnera lieu à la formation d'une poche de retassement unique "d", dont le volume indique le retrait total de la masse solidifiée. (fig.2).
Mais généralement la solidification progresse irréguliè- rement aux différentes hauteurs du cylindre coulé; en certains endroits l'empâtement est plus avancé, de façon qu'il s'oppose à un affaissement régulier. Le tassement se fait alors par bran- ches indépendantes qui laissent subsister des discontinuités transversales "e" (fig,3).
Tous ces inconvénients se laissent éviter, si au lieu de cylindres pleins, on coule des cylindres évidés, dont l'é- paisseur de paroi est adaptée au travail de laminage à supporter.
Théoriquement, cet évidement entraîne une diminution du moment d'inertie et partant de la résistance à la flexion du cy- lindre. Pour un cylindre évidé sur la demie-longueur de son dia- mètre, la diminution du moment d'inertie sera de 6,36 pour une diminution de la masse du cylindre de 25%,
Pratiquement, cette diminution de la section utile sera largement compensée par l'augmentation de la résistance mécanique de l'acier, coulé dans des conditions telles, que sa solidifica- tion se fasse plus rapidement.
Il en résulte les avantages suivants: 1) La solidification plus rapide de l'acier donnera un grain plus fin et partant plus tenace ; parois d'épaisseur modérée permettent d'exécuter un recuit et un traitement thermique effi- cace.
2) La suppression du noyau d'acier central empêche la formation de défauts cachés internes ; le noyau du moule de sable con- tribuera au refroidissement, le métal de la paroi interne sera aussi sain que celui de l'extérieur.
3) L'augmentation de la surface refroidissante et la diminution de la masse d'acier assurent la solidification de l'acier du cy- lindre avant la solidification de l'acier de la masselotte.
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@n faisant croi'tre l'épaisseur de la paroi de bas en haut, on arrivera à nourrir convenablement le corps du cylindre sans em- ployer des moyens de chauffage artificiels pour conserver à l'é- tat liquide l'acier de la masselotte, et sans avoir à constituer des masselottes de dimensions exagérées.
4) Le refroidissement bilatéral des parois constitue rapidement des parois suffisamment résistantes pour supporter les efforts de contraction, pouvant provoquer les fissures transversales ex- ternes dans le cas de cylindres pleins. Il permettra de couler des cylindres calibrés,pour lesquels les efforts de contraction sont particulièrement intenses durant le refroidissement du mé-' tal coulé en moule.
' 5) La solidification rapide ramène la ségrégation des impuretés de l'acier dans les,limites modérées.
6) La possibilité d'un traitement thermique efficace permettra l'emploi d'aciers à alliage pouvant donner des résistances inusi- tées jusqu'à, présent pour les cylindres de laminoir.
7) L'évidement central entraîne une économie de matière qui com- pensera l'augmentation de la main-d'oeuvre,résultant de la con- fection du noyau.
8) L'accroissement de la résistance et la diminution du poids des cylindres permettra d'accroître la vitesse et la capacité de production des trains de laminoir.
9') L'évidement central permettra d'éviter réchauffement anormal du cylindre en service, de réduire les tensions dues à la dila- tation d'échauffement et d'augmenter la durée de service du cy- lindre .
Résumé.
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