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" Perfectionnement au traitement de tôles et analogues
La présente invention se rapporte aux procédés et appareils pour le traitement de tôles et analogues avant les opérations de façonnage, et en particulier aux prooédés et appareils pour le traitement de tôles et bandes en acier doux et de pièces planes minces analogues en acier doux pour leur fabrication subséquente en produits manufactures.
Une grande quantité de tôles ou bandes d'acier,possédant une teneur en carbone voisine de 1/10 %, sont laminées dans la fabrication de tôles étamées,de tôles pour carrosseries d'automo- biles et analogues, la réduotion à l'épaisseur finale s'effeo- tuant par un laminage à chaud ou à froid. Dans l'un et l'autre cas, la métal , lorsqu'il quitte le laminoir, se trouve à l'état dur et non susoeptible d'être travaillé et doit habituellement être soumis à un recuit. Ceci rend le métal plus doux et duotile, mais en même temps lui communique une qualité indésirable,oonsis- tant en une tendanoe à se "plisser" ou à former des "craquelures d'étirage" lors d'une fabrication subséquente.
On peut désigner ce plissement et cette craquelure d'étirage de tôles recuites à faible teneur en oarbone par leur propriété
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particulière et très désiralle de céder 3Doaleuent au lieu de le faire sur une grande étendue, lorsqu'elles sont déformées au-delà de leur limite de résistance. On dit qu'une tôle d'acier doux "se plisse" lorsqu'elle se plie de façon nette en un seul endroit au lieu de se courber de façon uniforme sur une étendue plus grande, lorsqu'elle est soumise à des forces de flexion. On dit d'une tôle d'aoier doux/qu'elle présente des "oraquelures d'étirage", lorsque sa surface se fendille de façon apparente quand la tôle est soumise à une tension)au-delà de sa limite d'élasti@ité.
Lorsqu'une tôle de cette matière est soumise à un allonge- ment dans une maohine d'essais, il ne se produit pas d'état per- manent jusqu'à ce que la limite de résistanoe bien définie soit atteinte. Il se produit alors une série de crevasses apparentes, à mesure que l'allongement continue, et oes crevasses,qui consti- tuent les "oraquelures d'étirage", s'étendent jusqu'à ce que fi- nalement .celles se rencontrent et recouvrent toute l'étendue de la tôle, qui présente alors un aspeot mat bien différent de l'as- pect brillant initial de la tôle. A mesure qu'on continue l'allon- gement à partir de ce point, la tension augmente graduellement jusqu'à ce que l'échantillon donne lieu à striction et que finale- ment la rupture se produit.
Si on arrête l'essai lorsque les cra- quelures d'étirage ont recouvert seulement une partie de la sur- face, on constate que la matière , mesurée dans une partie cra- quelée, est plus mince que la tôle originale. On observe en parti- oulier le phénomène de "craquelures d'étirage" dans la fabrica- tion de carrosseries pour véhicules automobiles et de pièces ana- logues, où l'étirage de certaines parties de la tôle par les matzi- oes est suffisant pour produire des craquelures d'étirage, mais n'est pas suffisant pour que celles-ci se réunissent de façon à donner une surface relativement lisse. L'aspect résultant est na- turellement très indésirable.
On a jusqu'ici employé divers procédés pour obvier à cette
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tendance d'une tôle reouite d'acier doux à se plisser ou se craqueler* C'est ainsi qu'il est courant de faire subir à la tôle, après le recuit, un léger laminage à froid ou "planage".
Bien que ce procédé destiné à supprimer la tendance de la tôle à se plisser lors de sa fabrication)subséquente soit, dans la plupart des cas où il est utilisé, oapable de produire les ré- sultats désirés, il ne constitue pas toujours un procédé prati- que ou désirable, en ce que l'opération de laminage à froid doit être réalisée de façon très soigneuse pour éviter de gau- chir la tôle ou de la durcir de façon nuisible, et aussi en rai- son du fait qu'une nouvelle urface est communiquée à la tôle par les cylindres de laminoir, ce qui est souvent indésirable, par exemple lorsque la tôle a été au préalable étamée.
Il est également connu qu'n peut améliorer les qualités des tôles reouites d'acier doux, en ce qui oonoerne le plisse- ment et le oraquèlement d'étirage, en les faisant passer dans des appareils de dressage à rouleaux. Il a toutefois été oonsta- té que l'emploi d'un appareil de dressage à rouleaux n'est pas possible dans le cas de certaines bandes ou tôles,à cause de la tendance très prononoée des tôles à se plisser ou gondoler dans l'appareil de dressage à rouleaux ; en outre,avec d'autres aciers qui ne se plissent pas réellement, il se forme fréquem- ment sur ceux-ci des multitudese de fines lignes parallèles.
Celles-ci peuvent être trop fines pour qu'on puisse les mesurer, mais nuisent à l'aspeot de la surface.
On peut éliminer ou supprimer complètement la tendance de tôles recuites d'aoier doux à se plisser ou se craqueler , pen- dant la fabrication,, par le prooédésuivant la présente inven- tion, qui oonsiste essentiellement à soumettre les tôles à des efforts à des températures élevées (par exemple à 370* C et da- vantage) pendant ou avant des opérations de façonnage.
Il a été constaté par la demanderesse que des tôles d'acier, même si elles ont une tendanoe prononcée au plissement ou à la formation de craquelures d'étirage aux températures ambiantes or-
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dinaires, peuvent être convenablement pliées ou étirées lorsqu'on les chauffe à un point supérieur à une certaine température eriti- que définie, qui est généralement comprise entre 370 et 400 C.Si une tôle reouite de l'épaisseur des tôles étamées (et l'épais- seur moyenne des tôles étamées est voisine de 0,3 mm) est chauffée à cette température et pliée sur un rouleau, d'un diamè- tre de 75 mn, d'abord dans un sens et ensuite dans l'autre, pen- dant que la tôle se refroidit, on constatera que lorsqu'elle est froide,
la tôle ne se plissera plus et qu'elle ne présentera plus que des craquelures extrêmement peu profondes lorsqu'elle est soumise à l'étirage. Il suffit d'un nombre d'opérations de pliage aussi faible que quatre pour atteindre ce résultat,bien qu'il soit généralement désirable d'en effectuer davantage.Les qualités du métal seront même considérablement améliorées par deux pliages du métal à cette température , les pliages s'effectuant dans des sens opposés.
La propriété de tôles d'acier recuites de bien se laisser plier ou étirer, lorsqu'elles ont été chauffées à une certaine température définie, rend possible le traitement de cette matière
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d'une autre manière différente l'élimination de sa tendance au plissement ou à la formation de oraquelures d'étirage dans la fabrication subséquente. Ainsi, si le métal est soumis à un étira- ge, pendant qu'il se trouve à l'état chaud, à un degré limité,par exemple à un étirage de 1 % ou 2 % de sa longueur totale, on oons- tate que les qualités du métal sont fortement améliorées c'est-à- dire que si on soumet le métal après qu'il est refroidi, à des opérations de fabrication, on constate qu'il se laisse bien tra- vailler et qu'il n'a pas de tendance au plissement ou à la forma- tion de craquelures d'étirage.
Divers types d'appareils conviennent pour la réalisation du traitement du métal conformément au procédé mentionné ci-des- sus, et l'invention n'est en aucune manière limitée, dans son as- pect général, à un appareil particulier queloonque. Le dessin oi-
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joint représente trois genres d'appareils qui ont donné des ré- sultats tout à fait satisfaisants en pratique, mais il est évi- dent pour tout homme du métier que, dans la réalisation du pro- oédé suivant l'invention, on peut, sans s'écarter du principe ni du oadre de oelle-oi, suivant des oonditions variables,appor- ter de nombreuses modifications à l'appareil utilisé au point de vue de la construction et de la disposition des différents éléments qui le oomposent.
Sur le dessin:
La fig. 1 représente schématiquement un appareil pour l'on- dulation ou pliage, dans les deux sens, d'une tôle ou bande de métal en mouvement, pendant qu'elle se trouve à l'état chaud;
La fig. 2 représente , également de façon schématique, un appareil approprié pour soumettre une tôle ou bande à une opéra- tion d'étirage, pendant qu'elle se trouve à l'état chaud;
et
La fig. 3 représente schématiquement un appareil pour la fabrication de tôles étamées, cet appareil comprenant un disposi- tif pour traiter à nouveau les tôles après qu'elles ont été sou- mises à l'action du bain dé tamage,
L'appareil, représenté sur la fig. 1 du dessin, comprend essentiellement une bobine ou tambour 10, sur lequel est enroulée une bande ou tôle reouite d'acier doux, un fournil, unesérie de rouleaux 12, 12, et un seoond tambour 13, sur lequel la tôle est enroulée après être passée à travers le four 11 et sur les rou- leaux 12. La tôle enroulée sur le tambour 10 peut être à l'état reouit ou être à l'état durci telle qu'elle sort du laminoir.
Si le métal est déjà recuit, le four 11 oonsi stera en fait en un four à réchauffer, tandis que si la tôle sur le tanbour 10 n'a pas encore été recuite, le four 11 peut être un four de ohauffa- ge continu du type convenant pour effectuer l'opération de re- ouit. Dans la réalisation du procédé, on fait passer le métal à travers le four 11 à une vitesse telle qu'il est amené à une température d'environ 370. C, de préférence un peu plus élevée,
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et on le fait passer ensuite directement sur les rouleaux 12, sur lesquels on lui fait subir quatre pliages, deux dans un sens et deux dans l'autre. Le métal se refroidit graduellement pendant oe traitement ondulatoire et quitte le dernier rouleau 12 à une température relativement basse.
La tôle traitée par ce procédé est non seulement duotile et se laisse bien travailler, mais ses propriétés phsiques se sont pratiquement pas amoindries par le traitement. Elles peu- vent même être améliorées . Le traitement mécanique excessive- ment doux que la tôle reçoit ne détériore en aucune manière sa surface.
La fig. 2 du dessin représente un appareil pour l'étirage du métal pendant qu'il se trouve à l'état ohaud.
La tôle est ici déroulée du tambour 20 (qui comporte un frein pour assurer une tension antagoniste sur la tôle), passe sur le cylindre 21 et à travers une cuve renfermant des sens fendus 22, qui fournissent la ohaleur,passe sur les rouleaux 23 et 24 et s'enroule sur le tambour 25, qui est commandé par une source appropriée Quelconque de force motrice.Les rouleaux 23 et 24 sont reliés entre eux par des roues dentées,indiquées en 23' et 24' respectivement, aveo un rapport de transmission de 1:1 ,maisle rouleau 24 est d'un diamètre légèrement supérieur à celui du rouleau 23.
Par suite de cette disp osition,la tôle est étirée en passant dans l'intervalle entre les rouleaux 23 et 24, de la quantité exacte correspondant à la différence dans les vitesses périphériques de ces rouleaux. Il a été constaté qu'un dispositif, tel que celui qui vient d'être déorit, au moyen duquel une tôle ou bande passant à travers l'appareil est allongée d'en- viron 1 1/2 %, communique une qualité très satisfaisante à la bande ou tôle sans nuire à sa surface ou à ses propriétés phy- siquàs .
Une tôle d'aoier, qui a été traitée suivant le procédé dé- orit ci-dessus ou par tout autre procédé assurant l'élimination
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de la tendance au plissement ou à la formation de oraquelures
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d'étirage, tendra à"'vieillir" , 0' est-à-d1re à revenir lente- ment à son état non satisfaisant initial. Ce vieillissement pro- gresse habituellement si lentement qu'il ne oonstitue pas un facteur important; mais, d'autre part, si le métal est soumis à une température plus élevée, même pendant un temps très court, le vieillissement progresse avec une grande rapidité, et le métal peut être sérieusement dét érioré.
On oonstatera que le métal , - après être passé à travers un bao d'étamage, par exemple, dont la température est voisine
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a de 320*C,w même si oe métal a été traité au préalable par l'un des prooédés décrits ci-dessus ou par un dressage au moyen de rouleaux ou par un laminage à froid pour éliminer sa tendanoe au plissement ou à la formation de craquelures d'étirage, sera ra- mené pratiquement à son état de recuit initial. Il a été cons- taté qu'on peut empêoher oe vieillissement,o u retour du métal à, son état @ initial, en faisant passer la bande ou tôle sur une série de rouleaux, immédiatement à sa sortie du bain d'éta- mage, aveo le résultat que, lorsqu'elle sera froide,la tôle ou bande se laissera bien travailler .
Comme la température du bain d'étamage est d'environ 320 G, il peut seller que ceci
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Il est en contradiction aveo l'indioation, fournie au début de la prâsente description , qu'une température d'environ 370 C est nécessaire pour la première opération de pliage. Toutefois, dans ce cas, la matière a déjà été traitée de telle sorte qu'elle se laisse bien travailler avant de pénétrer dans le bain d'éta- mage.
Les résultats ob tenus par l'invention peuvent être indi- qués de façon plus générale comme suit : des tôles d'acier, à faible teneur en carbone, après recuit, sont sujettes à la formation de craquelures d'étirage et au plissement aux tempé- ratures ambiantes lorsqudelles sont soumises à des opérations de fabrication; mais on peut éliminer ces inconvénients en ondu-
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lant ou étirant ces tôles, en commençant à une température su- périeure à 370. C, conformément à l'un ou l'autre des.procédés spécifiés ci-dessus.
Toutefois, dans le cas où une tôle ou bande a été soumise à une opération d'étirage à chaud, ou à une opé- ration d'ondulation à chaud , ou à toute autre opération qui a amené la matière à un état approprié pour sa fabrication, c'est- à-dire à un état quelconque où elle se laisse bien travailler, et où cette tôle ou bande est ensuite soumise à l'action de la chaleur à une température inférieurà, à 370'C, il est possible d'empêcher un retour du métal à son état initial en pliant ou ondulant oelui-oi à une température inférieure à 370 C. Ce fait permet d'étirer ou cnduler d'abord une tôle, en commen çant à une température supérieure à 370.
C, pour éliminer sa tendance au plissement ou à la formation de craquelures d'étirage, de faire passer ensuite le métal à travers un bain d'étamage ayant une température voisine de 320. C, et d'empêcher ensuite le métal, qui vient d'être chauffé à nouveau, de retourner à son état initial en le soumettant à une ondulation sur une série de rouleaux imnédiatement après qu'il est sorti dubain d' étamage.
La fig. 3 du dessin représente schématiquementun appareil appro- prié pour la réalisation de ce procédé.
Sur cette fig. 3, 30 désigne un laminoir d'étirage à froid, 31 un four continu de recuit, 32 une ouve renfermant un bain d'étamage et 33 une série de rouleaux, servant à mduler la tôle à sa sortie dubain d'étamage. On peut utiliser des .rouleaux 34 pour donner aux tôles, laminées à froid et reouites,une pas- se de serrage pour traiter les tôles, au moins partiellement,avant qu'elles pénètrent dans le bain d'étamage. Toutefois, ces rou-
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'W1><leaux 34 peuvent être laoés par un appareil à onduler,tel que représenté sur la fig. 1, ayant pour but de traiter complè- tement les tôles avant de les soumettre à l'opération d'étamage.
Comne il a déjà été mentionné , le passage de la tôle à travers le bain d'étamage produit son vieillissement très rapide et neu- tralise l'effet de tout traitement précédent destiné à supprimer
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sa tendance au plissement ou à la formation de craquelures d'éti- rage. Toutefois, l'ondulation,'de la tôle étamée, pendant qu'elle se trouve encore à une température d'environ 320* C, communique à nouveau au métal un état très satisfaisant, et le produit résul- tant est une tôle étamée possédant de bonnes propriétés d'étirage et n'ayant pas tendance au plissement ou à la formation de craque- lures d'étirage.
On n'a jusqu'ici fourni aucune explication satisfaisante de la production de craquelures d'étirage dans l'aoier à faible teneur en carbone, tandis que l'acier à forte teneur en oarbone, l'acier d'alliage, et d'autres métaux sont apparemnent exempts de oes craquelures d'étirage. On ne s'explique pas non plus pour- quoi elles ne se produisent pas à des températures plus élevées.
Une explication probable de ce fait est que, aux températures jugées nécessaires pour onduler à chaud des tôles recuites d'a- cier doux, à 385* C, le glissement dû au travail de la matière suivra presque exolusivement les limites des grains, de sorbe que tout travail effectué sur le métal à cette température agira sur
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la matière à la limite des grans et non sur la matière des grains eux-mêmes, de telle manière qu'une quantité importante de matière amorphe c'acoumulera entre les grains.
Si on,'continue alors à tra- vailler doucement le métal lorsque oelui-oi se refroidit,,la matiè- re amorphe sera non seulement empêohée de revenir à son état cris. tallin, mais il s'en formera davantage, et lorsque la matière soja froide, les grains seront tous enfermés dans une enveloppe de cette matière.
L' état, dans lequel les limites des grains d'un acier à grain fin sont soumises à des efforts et sont rendues plus ou moins amor- phes, sans que les grains eux-niâmes soient soumis à des efforts, est un état dit idéal pour le traitement subséquent du métal, car celui-ci se pliera ou s'étirera sans se plisser ou sans former de craquelures d'étirage, tandis qu'en même temps sa résistance et sa ductilité ne sont pas amoindries: On oomprendra toutefois que la
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théorie donnée ci-dessus est difficile, sinon impossible à démontrer de façon probante et n'est présentée que comme une explication possible de la nécessité, qui a été clairement démontrée, de suivre le procédé décrit pour atteindre lesrésul- tats désirés.
Lorsque la tôle est traitée par étirage, on peut constater qu'il est désirable de réaliser l'allongement en une série d'o- pérations au lieu de le faire en une seule opération. On réalise de préférence la première opération d'étirage pendant que la partie de la tôle soumise à une tension possède une température d'environ 400 C. Il n'y a pas de limite supérieure de tempéra- ture, mais on doit éviter des températures plus élevées,oar le métal est plus dur à traiter et s'oxyde également plus facile- ment. On peut effectuer la deuxième opération d'étirage avec le métal à une température d'environ 320* C, la troisième opéra- tion à 260 G, la quatrième à 200* C, et la cinquième à 150 C.
A chaque opération,le métal est allongé d'environ 1% de sa lon- gueur. Les opérations peuvent être effectuées par un seul passa- ge de la tôle successivement à travers quatre machines rotatives d'étirage. Il est évident que les températures mentionnées oi- dessus n'ont pas besoin d'être exactement respectées en prati- que, et qu'on peut aussi faire varier le nombre d'opérations d'étirage, comme on le juge désirable. Une tôle traitée de cet- te manière est oependant amenée dans un état excellent pour les opérations ultérieures de fabrication.
Il a également été constaté qu'on peut améliorer les pro- priétés des tôles étamées, de même que des tôles non étamées,par un étirage à chaud; on peut par suite utiliser,si on le désire, des machines à étirer au lieu de machines à onduler dans le trai- tement de la tôle après sa sortie du bain d'étamage.
Le traite- ment du métal,par travail de oelui-oi à des températures élevées pour supprimer sa tendance au plissement, n'a pas besoin d'être effectué lorsqu'il est possible d'achever direotement la fabrica- tion des pièces à partir des tôles ou analogues,à de telles tem-
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pératures, Ainsi, il est parfaitement possible de fabriquer cer- taines pièces (telles par exemple que des tuyaux en tôle) sans plissement du métal, à condition que oelui-oi soit maintenu à une température suffisamment élevée pendant sa fabrication de préférence à une température minimum de 370* C.
La présente invention peut également être utilisée d'une autre manière. Ainsi, en ohauffant à une température de 370* C ou au-dessus, une tôle ou bande recuite d'aoier doux enroulée sur un tambour ou analogue, on peut dérouler le métal du tambour sans qu'il se plisse,tandis que si le même métal était déroulé du tambour à la température ordinaire, il pourrait être fortement détérioré parla formation de plis. Il apparaîtra également à l'homme du métier que le procédé de traitement ou la fabrication du métal, pendant qu'il est chaud, peut être utile pour beaucoup d'autres opérations.
Il est bien entendu qu'on peut, sans s'éoarter du principe ni du oadre de l'invention, modifier considérablement les dispo- sitifs particuliers employés dans la réalisation du prooédé,pour adapter l'invention au traitement de tôles de diverses épaisseurs et compositions.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de traitement de tôles et analogues, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre les tôles à des efforts à des températures élevées (par exemple à 370 C et davantage;) pendant ou avant des opérations de façonnage, pour réduire la tendanoe des tôles au plissement ou à la formation de craquelures d'éti- rage.
2. Procédé suivant la revendioation 1, oaraot érisé en ce qu'on soumet les tôles à une ondulation, ou pliage dans des sens opposés, à des températures élevées (par exemple à 370. C et da- vantage).
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"Improvement in the processing of sheets and the like
The present invention relates to methods and apparatus for the treatment of sheets and the like before shaping operations, and in particular to methods and apparatus for the treatment of mild steel sheets and strips and similar thin flat parts of mild steel for their processing. subsequent manufacturing into manufactured products.
A large quantity of steel sheets or strips, having a carbon content in the region of 1/10%, are rolled in the manufacture of tinplate, sheet metal for automobile bodies and the like, reducing to the thickness final effect by hot or cold rolling. In either case, the metal, when it leaves the rolling mill, is in a hard state and not susceptible to work and usually has to be subjected to annealing. This makes the metal softer and more duotile, but at the same time imparts an undesirable quality to it, resulting in a tendency to "wrinkle" or to form "stretch cracks" in subsequent fabrication.
We can designate this wrinkling and this stretching cracking of annealed sheets with a low carbon content by their property.
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particular and very desirable to give way 3Doaleuent instead of doing so over a large area, when they are deformed beyond their limit of resistance. A mild steel sheet is said to "crease" when it bends neatly in one place instead of bending uniformly over a larger area when subjected to bending forces. . It is said of a sheet of soft aoier / that it presents "stretching holes", when its surface apparently cracks when the sheet is subjected to a tension) beyond its elastic limit. ity.
When a sheet of this material is subjected to elongation in a test machine, a permanent state does not occur until the well-defined resistance limit is reached. A series of noticeable crevices then occur, as elongation continues, and these crevices, which constitute the "stretch holes", extend until finally they meet and cover the entire extent of the sheet, which then presents a mat aspeot very different from the initial shiny appearance of the sheet. As elongation is continued from this point, the tension gradually increases until the sample results in necking and finally rupture occurs.
If the test is stopped when the stretch cracks have covered only part of the surface, it is found that the material, measured in a cracked part, is thinner than the original sheet. In particular, the phenomenon of "stretching cracks" is observed in the manufacture of bodies for motor vehicles and similar parts, where the stretching of certain parts of the sheet by the materials is sufficient for produce stretch cracks, but are not sufficient for them to come together to give a relatively smooth surface. The resulting appearance is naturally very undesirable.
Various methods have hitherto been employed to obviate this
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tendency of a reissued mild steel sheet to wrinkle or crack * It is thus common to subject the sheet, after annealing, to a slight cold rolling or "leveling".
Although this process for suppressing the tendency of the sheet to wrinkle during subsequent fabrication is, in most cases where it is used, capable of producing the desired results, it is not always a practical process. - that or desirable, in that the cold rolling operation must be carried out very carefully to avoid warping the sheet or damaging it hardening, and also because a new urface is communicated to the sheet by the rolling mill rolls, which is often undesirable, for example when the sheet has been previously tinned.
It is also known that the qualities of reissued mild steel sheets, in terms of wrinkling and stretching, can be improved by passing them through roller dressers. It has, however, been found that the use of a roller straightening apparatus is not possible in the case of certain strips or sheets, because of the very pronounced tendency of sheets to wrinkle or curl in the body. roller dressing apparatus; furthermore, with other steels which do not really bend, multitudes of fine parallel lines are frequently formed on them.
These may be too fine to measure, but adversely affect the aspeot of the surface.
The tendency of annealed mild steel sheets to wrinkle or crack during manufacture can be eliminated or completely suppressed by the process of the present invention, which essentially consists of subjecting the sheets to stress. high temperatures (eg 370 ° C and more) during or before shaping operations.
It has been observed by the Applicant that steel sheets, even if they have a pronounced tendency to wrinkle or to the formation of stretching cracks at ambient temperatures or-
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dinaires, can be suitably bent or stretched when heated to a point above a certain definite true temperature, which is generally between 370 and 400 C. If a sheet made of the thickness of tinplates (and l 'the average thickness of the tinned sheets is around 0.3 mm) is heated to this temperature and folded onto a roll, with a diameter of 75 min, first in one direction and then in the other, as the sheet cools, it will be observed that when it is cold,
the sheet will no longer crease and will only exhibit extremely shallow cracks when subjected to stretching. It only takes as few bending operations as four to achieve this, although it is generally desirable to do more. The qualities of the metal will even be considerably improved by two bends of the metal at this temperature. the folds are carried out in opposite directions.
The property of annealed steel sheets that they can bend or stretch well when heated to a certain defined temperature makes it possible to process this material.
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in another different way the elimination of its tendency to wrinkle or to form stretch oraquelures in subsequent manufacture. Thus, if the metal is subjected to stretching, while in the hot state, to a limited degree, for example to a stretching of 1% or 2% of its total length, one oons- tates that the qualities of the metal are greatly improved, that is to say that if the metal is subjected after it has been cooled to manufacturing operations, it is found that it allows itself to work well and that it does not There is no tendency to wrinkle or to form stretch cracks.
Various types of apparatus are suitable for carrying out the treatment of metal in accordance with the above-mentioned method, and the invention is in no way limited, in its general aspect, to any particular apparatus. The drawing oi-
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joint represents three types of apparatus which have given completely satisfactory results in practice, but it is obvious to any person skilled in the art that, in carrying out the process according to the invention, it is possible, without to deviate from the principle or the framework of oelle-oi, according to variable conditions, to make numerous modifications to the apparatus used from the point of view of the construction and the arrangement of the different elements which compose it.
On the drawing:
Fig. 1 shows schematically an apparatus for corrugating or bending, in both directions, a sheet or strip of metal in motion, while it is in the hot state;
Fig. 2 shows, also schematically, an apparatus suitable for subjecting a sheet or strip to a drawing operation while it is in a hot state;
and
Fig. 3 schematically represents an apparatus for the manufacture of tinned sheets, this apparatus comprising a device for treating the sheets again after they have been subjected to the action of the screening bath,
The apparatus, shown in fig. 1 of the drawing, essentially comprises a reel or drum 10, on which is wound a reouite strip or sheet of mild steel, a bakery, a series of rollers 12, 12, and a second drum 13, on which the sheet is wound after being wound. passed through the furnace 11 and onto the rollers 12. The sheet wound on the drum 10 may be in the rewound state or be in the hardened state as it leaves the rolling mill.
If the metal is already annealed, the oven 11 oonsi will in fact be a reheating oven, while if the sheet on the tanbour 10 has not yet been annealed, the oven 11 can be a continuous heating oven. type suitable for performing the reverse operation. In carrying out the process, the metal is passed through the furnace 11 at a rate such that it is brought to a temperature of about 370. C, preferably a little higher,
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and it is then passed directly over the rollers 12, on which it is subjected to four folds, two in one direction and two in the other. The metal gradually cools during the wave treatment and leaves the last roll 12 at a relatively low temperature.
The sheet treated by this process is not only duotile and can be worked well, but its phsic properties are practically not diminished by the treatment. They can even be improved. The excessively gentle mechanical treatment that the sheet receives does not damage its surface in any way.
Fig. 2 of the drawing shows an apparatus for drawing metal while it is in the hot state.
The sheet is here unwound from the drum 20 (which comprises a brake to ensure an opposing tension on the sheet), passes over the cylinder 21 and through a tank containing split directions 22, which provide the heat, passes over the rollers 23 and 24 and wound onto the drum 25, which is controlled by a suitable source of any motive force. The rollers 23 and 24 are interconnected by toothed wheels, indicated at 23 'and 24' respectively, with a transmission ratio 1: 1, but roll 24 is slightly larger in diameter than roll 23.
As a result of this arrangement, the sheet is stretched passing through the gap between the rollers 23 and 24, by the exact amount corresponding to the difference in the peripheral speeds of these rollers. It has been found that a device, such as the one just described, by means of which a sheet or strip passing through the apparatus is elongated by about 1 1/2%, communicates a very satisfactory quality. to the strip or sheet without harming its surface or its physical properties.
A sheet of steel, which has been treated according to the process de- fined above or by any other process ensuring the removal
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a tendency to wrinkle or to form oraquelures
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stretch, will tend to "age", that is, to slowly return to its initial unsatisfactory state. This aging usually progresses so slowly that it is not a significant factor; but, on the other hand, if the metal is subjected to a higher temperature, even for a very short time, the aging proceeds with great rapidity, and the metal can be seriously damaged.
We will observe that the metal, - after having passed through a tinning bao, for example, the temperature of which is close to
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a of 320 * C, w even if the metal has been treated beforehand by one of the prooédés described above or by a dressing by means of rollers or by cold rolling to eliminate its tendanoe in creasing or forming stretch cracks, will be returned to substantially its initial annealed condition. It has been found that it is possible to prevent aging, or return of the metal to its initial state, by passing the strip or sheet over a series of rollers immediately on leaving the tinning bath. with the result that, when it is cold, the sheet or strip will work well.
As the temperature of the tinning bath is about 320 G, it can saddle that this
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It is in contradiction with the indication, given at the beginning of the present description, that a temperature of about 370 C is necessary for the first folding operation. However, in this case, the material has already been treated so that it can be worked well before entering the soldering bath.
The results obtained by the invention can be stated more generally as follows: steel sheets, low carbon, after annealing, are subject to the formation of stretch cracks and to temperature wrinkling. - ambient erasures when subjected to manufacturing operations; but these drawbacks can be eliminated by waving
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stretching or stretching such sheets, starting at a temperature above 370. C, in accordance with either of the methods specified above.
However, in the case where a sheet or strip has been subjected to a hot drawing operation, or to a hot corrugating operation, or to any other operation which has brought the material to a state suitable for its manufacture, that is to say in any state where it can be worked well, and where this sheet or strip is then subjected to the action of heat at a temperature below, at 370 ° C., it is possible to 'prevent the metal from returning to its initial state by bending or waving it at a temperature below 370 C. This fact allows a sheet to be stretched or curled first, starting at a temperature above 370.
C, to eliminate its tendency to wrinkle or to form stretch cracks, to then pass the metal through a tinning bath having a temperature in the region of 320. C, and then to prevent the metal, which comes from to be reheated, to return to its initial state by subjecting it to corrugation on a series of rollers immediately after it comes out of the tinning bath.
Fig. 3 of the drawing shows schematically an apparatus suitable for carrying out this process.
In this fig. 3, 30 designates a cold drawing rolling mill, 31 a continuous annealing furnace, 32 an opening containing a tinning bath and 33 a series of rollers, serving to mdulate the sheet as it leaves the tinning bath. Rolls 34 can be used to give the sheets, cold rolled and reworked, a clamping pass to process the sheets, at least partially, before they enter the tinning bath. However, these rou-
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The waters 34 may be laoated by a corrugating apparatus, as shown in FIG. 1, with the aim of completely treating the sheets before subjecting them to the tinning operation.
As has already been mentioned, the passage of the sheet through the tinning bath produces its very rapid aging and neutralizes the effect of any previous treatment intended to eliminate
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its tendency to wrinkle or to form stretch cracks. However, the corrugation of the tinplate, while still at a temperature of about 320 ° C, again gives the metal a very satisfactory condition, and the resulting product is a tinplate having. good stretching properties and not prone to wrinkling or the formation of stretch cracks.
No satisfactory explanation has heretofore been provided for the production of draw cracks in low carbon steel, while high carbon steel, alloy steel, and steel. other metals are apparently free from stretch cracks. It is also not clear why they do not occur at higher temperatures.
A probable explanation for this fact is that, at temperatures deemed necessary for hot corrugation of annealed mild steel sheets, at 385 ° C, the slippage due to the working of the material will follow almost exolusively the limits of the grains, rowan that any work done on the metal at this temperature will affect
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the material at the boundary of the grains and not on the material of the grains themselves, so that a significant amount of amorphous material will accumulate between the grains.
If we then continue to gently work the metal as it cools, the amorphous material will not only be prevented from reverting to its crisp state. tallin, but more will form, and when the soy material is cold, the kernels will all be enclosed in an envelope of that material.
The state, in which the grain boundaries of a fine-grained steel are subjected to stress and are made more or less amorphous, without the grains themselves being subjected to stress, is a so-called ideal state. for the subsequent treatment of the metal, because it will bend or stretch without wrinkling or without forming stretch cracks, while at the same time its strength and ductility are not reduced: It will be understood, however, that the
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The theory given above is difficult, if not impossible to demonstrate conclusively and is presented only as a possible explanation for the need, which has been clearly demonstrated, to follow the described process to achieve the desired results.
When the sheet is stretched, it may be found that it is desirable to achieve the stretching in a series of operations rather than doing it in one operation. The first stretching operation is preferably carried out while the part of the sheet subjected to tension has a temperature of about 400 C. There is no upper temperature limit, but temperatures must be avoided. higher, the metal is harder to process and also oxidizes more easily. The second stretching operation can be carried out with the metal at a temperature of about 320 ° C, the third operation at 260 G, the fourth at 200 ° C, and the fifth at 150 C.
In each operation, the metal is elongated by about 1% of its length. The operations can be carried out by a single pass of the sheet successively through four rotary drawing machines. Obviously, the above-mentioned temperatures do not need to be exactly observed in practice, and that the number of stretching operations can also be varied as deemed desirable. A sheet treated in this manner is, however, brought into excellent condition for subsequent manufacturing operations.
It has also been found that the properties of tinplate sheets, as well as non-tinplates, can be improved by hot drawing; drawing machines instead of corrugating machines can therefore be used, if desired, in the processing of the sheet after it has left the tinning bath.
The treatment of the metal, by working with oelui-oi at elevated temperatures to suppress its tendency to wrinkle, need not be carried out when it is possible to completely complete the manufacture of the parts from sheets or the like, at such temperatures
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Peratures, Thus, it is perfectly possible to manufacture certain parts (such as, for example, sheet pipes) without wrinkling of the metal, provided that it is maintained at a sufficiently high temperature during its manufacture, preferably at a temperature. minimum of 370 * C.
The present invention can also be used in another way. Thus, by heating to a temperature of 370 ° C or above, an annealed sheet or strip of soft aero steel wound on a drum or the like, the metal can be unwound from the drum without wrinkling, while if the Even metal was unwound from the drum at room temperature, it could be badly damaged by wrinkling. It will also be apparent to those skilled in the art that the process of treating or manufacturing the metal, while it is hot, can be useful for many other operations.
It is understood that it is possible, without departing from the principle or the scope of the invention, to considerably modify the particular devices employed in the realization of the process, to adapt the invention to the treatment of sheets of various thicknesses and compositions.
CLAIMS.
1. Process for treating sheets and the like, characterized in that it consists in subjecting the sheets to stresses at high temperatures (for example at 370 C and above;) during or before shaping operations, to reduce the tendanoe sheets to wrinkling or to the formation of stretching cracks.
2. A method according to claim 1, whereby the sheets are subjected to corrugation, or bending in opposite directions, at elevated temperatures (eg at 370 ° C. and above).