CA1197713A - Profils d'ebauche, leurs procedes d'obtention et perfectionnements apportes au laminage universel des rails - Google Patents

Abstract

Une ébauche primaire, obtenue directement par coulée continue ou par dégrossissage d'une prise de fer initiale déjà préformée ou de section rectangulaire, destinée à être transformée en rail fini, se définissant par: des faces sensiblement planes, les faces voisines étant reliées par des arrondis; une section en forme générale de T majuscule comportant trois parties distinctes (A, B et C), la première partie (A), constituée par la petite branche du T, étant destinée à former le patin du rail, les deuxième et troisième parties (B et C), constituées par la grande branche du T, étant destinées a former respectivement l'âme et le champignon du rail; le profil de l'ébauche est symétrique par rapport à un plan longitudinal (YY') passant par sa plus grande dimension, - la première partie (A), de section polygonale, comprend cinq faces planes, dont deux sont parallèles au plan de symétrie (YY'), une lui est perpendiculaire, les plans des deux autres faces étant sécants sur la même droite du plan de symétrie (YY'), - la deuxième partie (B), de section rectangulaire, contiguë à la première partie (A), comprend deux faces planes, parallèles au plan de symétrie (YY'), - la troisième partie (C), contiguë à la deuxième partie (B), comprend trois faces planes, une étant perpendiculaire au plan de symétrie (YY'), les plans contenant les deux autres faces étant sécants sur la même droite du plan de symétrie (YY') vers le côté libre de la troisième partie C.

Description

'7~3 Profils d'ebauche~ leurs procedes d'obtent;on et perfectionlle~ents apportes au laminage universel des rails.
L'invention est rela~i~e à la fabrication, par lamina~e unive~sel, des rails de chemin de fer, de ponts roulants et autres types de rails similaires.
Le laminage universel Aes rails selon le brevet S francais 1 447.939 peut ~e decomposer en deux phases.
La premiere phase a pour but la preparation par lamina-ge conven~io~nel d'une ebauche uniclue qui sera ~rans-formee e~ rail fini par le larnina~e universel de la seconde phase. La prepara~ion de l'ébaueh2 llnique ell premièr2 phase se fait gene~alement sur deux cage~ duo de~rossisseuses puissan~es, en 6 a 8 passes.En partant d'une prise de ~er initialecle section rectangulaire (a) (figure 1) . l'ehauche unique tb) est formee~pro~ressivemerlt dans cl~s cannelil-res quali~iees d'ouver~es ou roul~ntes (c) à (e) (~igure 3), de~
canuelures fermees (f) ~ (h) e~ une eannelu~e roulante ~i). Selon ~ la définition de W. TAFEL (Theory and Pratice of Rolling Steel ~
Penton Publishing Co, Cleveland, Ohio, l927)~une cannelura es~ ou-ver~e ou rc~ulan~e lorsqùe l'angle forme par les joints de la c~nne-lure avec l'a~e de~cylinclres es~ inferieur a 60~. Le profil de l'ebauche (b) est, en plus massif, similaire (figure 1~ au profil du rail fini qui est representé
en traits hachures. La partie de l'ébauc.he unique (b)~
qui formera le champignon (ch) d~ rail ~ini, ~ un pro-fil curviligne allonge se terminant par un arrondî qui formera la table de roulement (tr) du champignon du raîl ; la partie qui formera l'a~e (am~ du rail ~ini a un profil ~ entailles tres pro~ondes et celle qui for-mara le patin (pa) du rai]. ~ini présen~e un profil qui ~pouse d'as~ez pr~s les pentes cl'éclissage du pa~in (pa) Dans le laminage universel, par la Demandere~-seg selon l'état de la technique, d'un rail dtun po;ds 7~3 ; au mètre linéaire de 60 kg, à partir d'une prise de ~ fer initiale ~a) d'un poids au mè~re lineaire d'envi-; ron 550 kg, le taux de corroyage, de la prise de fer initiale (a) au rail fini, es~ de l'ordre de 9,2.
~i 5 Le taux de corroyage de la première phase, c'est~
dire du dégrossissage par laminage conventionnel de la prise de fer initiale (a) pour former l'ebauche unique ~ (b), es~ de ltordre de 3,7. Le taux de corroyage de la : seconde phase, c'est-à-dire du laminage universel de ~: 10 11ëbauche unique (b) pour obtenir le rail fini~ est de l'ordre de 2jS. ~ans la seconde phafie de l'état de l'art, l'ébauche uni.que (b) est laminée par refoule~
ments alternes avec élargissement contrôlé consistan~
~ maintenir constamment la courbure du champignon au cours des déforrnations successives de l'eballc~e, en ~. combinant le corroyage dans ulle cage universelle~ en-"~ tre quatre cylindres 3 avec celui d'une cage refouleuse .~ duo, de maniere que les élargissement.s provoques p~r ' ~ une passe universelle soient supprimes par une passe refou].euse suivante~ sans qu'i.l y ai~ for~a~ion de bourrelets.
Les inconvénients de l'eta~ de la technique r~
sultent du profil donné à llébauche unique (b), dont les masses constitutives sont pratiquement dans le rap-port de celles du rail fini. Parce qu'elle présente des parties tr~.s marquees, qui deviendront ultérieu-' rement le.champignon9 ll~me et le pati.n du rail, l'e-bauche unique (b) ne peut être formee que progressive-ment, pratiquement partie apr~s partie. Cette progres-' 30 sivite indispensable présente l'inconvéni.ent de multi-:~ plier le nombre de cannelures. Comme il n'es~ génér~le~
ment pas possible de loger tou~es les cannelures requi~
ses sur les cylindres d'une seule cage dégrossisseuse qui est habituellement une cage du~, il est indispen-.
sable de prevoir ou d'utiliser deux cages. Les ca~es ~ ~ 3 -77~3 nécessaires sont massives et couteuses, ainsi que leurs cylindres.
. Comme il n'est pas.possible, sur un seul jeu . de deux paires de cylindres ~soit 4 cylindres en tout ~~ 5 pour les deux cages duo dégrossisseuses), de préparcr ; et de former les ébauches uniques (h) de tous les pro-fils de rails de ].a gamme de fabrication du laminoir, il est indispensable de multiplie~ les jeux de paires : de.cylindres dégrossisseurs sans oublier les cylindres de rechange necessaires, ce qui conduit à maintenir un stock de cylindres considerable. Par ailleurs 9 les pas-ses degrossisseuses f à h (figure 3) faite~ dans des cannelures fermee~s, non roulantes, limit~nt llelargis~
sement du produit par llintermédia;re des faces la~e-rales de la cannelure, sont generatri.ces d'usure impor-tante des cannelures. Par exemple 9 pour un laminage uni-. versel de rails dans lequel l'ebauche unique ~b) est : dé~rossie en première phase à l'aide de 8 passes faites en laminage non universel pour etre transformee en rail fini en seconde phase, par lamina~e universel, ~ l'ai-de de 6 ou 7 passes (passes universelles et refoule-lsefi) la consommation de cylindres, exprimée en kg de cylin-dres par tonne de rail fini produit, est de l'ordre de 0,840 kg/tonne pour le dé~rossissage de 11ébauche uni-25 que (b) en première phase non universelle, 60i~ 0,105 kg/tonne en moyenne par passe, et de 09~10 kg/~onne pour la seconde phase universelle, soit en moyenne 0,035 kgftonne par passe, c'est~a-dire 3 fois moins.
Si les chiffres de consommation moyenne par passe peu~
ven~ ne pas être le reflet exact de la réali~é pour chacune d'entre elles9 l'ordre de ~randeur de consom-mation 3 fois moindre par passe de la seconde phase universelle e~prime nettemen~ les inconvenients de la premiere phase non uni.verselle. L'usure moindre des passes de la seconde phase universelle provient du fait 7'7~l3-que ces passes se font toutes en c~nnelures roulantes.
~ Le profi'l de l'ebauche unique (b) ne peut pas être forme exclusivement en canllelures roulantes. Des can-nelures fermees sont necessaires.
Jusqulà present, les prises de fer initiale~
(a) etaient obtenues par la voie lingot. Le taux de corroyage global entre le 'lingot e~le rail firli, va-riable selon les conditions locales, était générale~
ment largement supérieur au minimunt jusqu'à préseIIt juge souhaitable pour des raison.s métallurgiques, ce taux de corroyage minimum étant de l'ordre de 20 pour les rails la~lines par le procéde conven~iollne'l dans lequel le corroyage s'ef~ectue essentiel'lement en can-nelures fermées dont l~effet de forgeM~e .sur le c~lam~
pignon et le pa~in du rail est faible ,lorsqu'on le compare à celui du laminage universel. La voie .lingot es~ ac~uellement en cours d'abandon~ la ~aYeur allant à la coul.ée continue, plus economique, qui permet d'ob-tenir directement ].a prise de fer initia'le (a). I,a ~ 20 coulee continue présente cependant certains incollve-nients qui sont inherents au procéde lui-même, ~ sa technologie de mise en oeuvre et à l'économie de son exploitation. Les compromis qui doivent être faits pour red~ire les frais d'in~estisse~ent et d'exploita~
tion sont la cause de certains inconvénients qui peu-ven~ devenir critiques pour la fabrication des r~ils.
Une coulée continue ne peut délivrer qu'un nombre lintité de prises de fer initialesO Ces pri~es de fer ini~iales arrivent en general au laminoir ~ rAils avec leur structure de soli.dification intégrale, contraire-ment aux prises de fer inî.tiales issues de la voie lin got, dont la structure de solidification a déj~ et~
considérablement modifiée par lamin~ge en amont, dans un blooming. On 8Ai t qlle le ta-tx de corroyage ~lobal ~5 ~section lingot ~d'un rail lamine a partir d'un me~l section rail :Eini ~, -7~3 issu de la voie lingot se situe en general entre 70 et 8~. Pour les rails lamines à partir d'une prise de fer initiale de coulée continue, il est generalement accep-té que le taux de corroyage global puisse se situer autour de 15. L'optimisation de l'économi.e de tnut le processus de fabrication à par~ir de la coulee conti-nue, de même que les limitea metallurgiques inherentes à la coulée continue ne permettent guère d'accroître le taux de corroyage global au-delà de 15. Le ~aux de corroyage global étant independant du procede uti'lise pour laminer les rails, il n'est pas possible d'ac-croître sa valeur. Ceci étant, en peut envisager de compenser son taux reduit par la qualite du corroyage, principalement de celui applique sur le champignon et le patin du rail.
Le laminage non universel ne permet pas d'amé-liorer la qualite du corroyage dans les parties de la section destinee ~ former le patin et le champignon.
Le laminage universel de l'etat de l'art, par son taux de corroyage direct de 2,5 environ9 applique lors de sa seconde phase, c'est-à-dire sa phase universelle, ameliore dejà dans une certaine mesure la qualite du corroyage de toutes les parties du rails, dont le pa tin et le champignon.Il serait souhaitable dans le la-minage universel d'accroître la part du taux de cor~royage direct, mais ce n'est pas possible dans l'état de l'art, a cause du profil de l'ébauche ~nique (b) qui exige, pour sa formation, l'utilisation de canne-lures fermées (f) à ~h) (figure 3) qui travaillent le métal de façon preponderan~e par pressions indirectes sur les parties du rail qui auraient le plus besoin d'être corroyees en pressions directes, a savoir le champignon et le patin. Accroltre la section de l'e~
bauche unique (b) pour augmen~er la part du taux de corroyage direct de la seconde phase du laminage uni-;~:
,~:

~37t7~3 versel des rails, n'apporterait pas une ameliorationsensible, parce que cela conduirai~ a accroître la section de la prise de fer initiale (a) qui ne peut, dans l'etat actuel de la technique cle la coulée con~i-nue, être accrue au-delcl d'une certaine limite, pour de~s raisons metallurgiques de solidification. D'autre part, la coulee continue ne perrnet pas encore de pro-duire directement une ebauche unique (b) d~lne section telle qu'elle puisse être transformee en rail fini avec un taux de corroyage global de lS applique par pres-sions directes uniquement en laminage universel de la seconde phase.
L'inven~ion a pour bu~ de pallier, selon les cas, tout ou partie des inconvenients resultant du pro fil de l'éhauche unique (b), par deux nouveaux profils d'eb~uches de rail pour laminage universel permettant :
- à partir d;une prise de fer initiale (a~
obtenue par la voie lingot ou par coulee continue, de diminuer, dlune part, le nombre de cannelures de la pre-mière phase non universelle et, d'autre part, d'y supprimer totalement les cannelures Eermees~
~ du debut à la fin du processus de laminage, de corroyer le metal par pressions directes pour ame-liorer, par un forgeage plus vigoureux, la qualite des rails produits et, dans le cas de metal de coulée con-tinue, de compenser le taux rëduit de corroyage global par un corroyage de meilleure qualite applique exclusi-; vement par pressîons directes, d'accroître la part du laminage universel proprement dit dans le taux de corroyage global pourameliorer la qualite du corroyage des parties du rail telles que le champignon e~ le patin, - sa production directe par coulee continue et, par consequent, son corroyage integral par lamina-ge universel, ~ 7 '7~L3 - de diminuer le nombre des cages r~écessaires à la première phase non universelle, voire même de les supprimer totalement, - d'economiser des outillages et des cylindres.
Les buts de l'invention sont atteints du fait qu'est proposée une ébauche primaire, issue directe-ment de la coulee continue ou obtenue par dégrossis-sage d'une prise de fer initiale déjà preforrnée ou de section rectangulaire, elle-même issue de la coulee continue ou de la voie lingot, l'ébauche primaire se définissant par :
- des faces sensiblement planes, les faces voisines etant reliées par des arrondis~
- une symétrie par rapport à un plan longitu-dinal passan~ par sa plus grande dimension, ce plan de symétrie etant egalement celui du rail fini, - une section sensiblement en forme de T majus-cule pouvant se subdiviser pour les besoins de la description et fonctionnellement en trois parties :
~ 20 . La première partie, polygonale comprenant . cinq faces planes dont deux sont parallèles au plan de symétrie et une lui est perpendi-culaire, les plans contenant les deu~ autres faces etant secants sur la même droite du plan de symetrie, . la deuxième partie,de section rectangulaire de preférence, contigllë à la première partie comprenant deux faces de préférence parall~-les au plan de symetrie, lesdites faces pou-vant etre marquees d'empreintes longitudinales destinees à facili.ter le guidage de l'ebauche primaire à son entree dans la première passe universelle, . la troisieme partie, de section trape~oïdale9 contiguë à la deuxième partie, comprenant t~ L3 trois faces, une face étant perpendiculaire au plan de symetrie, les plans contenant ,~ les dellx autres faces etant sécants sur la nême droite du plan de sy~étrie.
- une variation d'épaisseur de sec~ion,-d'une extrémité à l'autre, se faisant toujours dans le mê~e sens, c'est-a-dire croissante ou décroissante selon ., .
< ~ l'extrémité dont on part.
Llinvention concerne également Ull procédé de formage primaire d'une prise de fer initiale qui peut etre rectangulaire ou avoir déja eté préfortaée, dans une cannelure roulante, en vue d'ohtenir l'ébauche primaire ci-dessus définie.
L'invention concerne encore une utilisation de ladite ébauche, à ~savoir un degrossissage universel ' primaire, en une ou plusieurs passes, de l'ébauche primaire, sans passes de refoulement, avec de fortes réductions et des allongements élevés, en travaillant les première et troisieme parties de façon prédominante, , 20 dans le sens de l'axe de symëtrie d'une section du pro-; file pour les corroyer vigoureusemen~ a coeur, de ma-nière a brouiller et detruire leur structure de solidi-~ ~ fication, en arrondissant la face a l'extremite libre '~ de la troisieme partie a l'aide d'un galet vertical à
profil spécial, tout en favorisant l'expansion des deux autres faces de la troisième partie pour les arrondir.
Avantageusementl le profil donné ~ la partie ac~ive du galet vertical coté champignon, se définit par une (ou plusieurs)forme polynomiale.
Celle-ci peut être telle qu'elle corresponde res-pec~ivement à l'une et l'autre des branches de la pa-rabole cubiq~te du solide d'égale résistance inscrit dans la profondeur du galet diminuée du rayon du conge extérieur et dans sa demi hauteur dîminuée de la par-tie du fond plat.
- ~ t) 77~3 Le procedé de l'invention est avantagellsement suivi d'un formage secondaire de l'ébauche secondaire, en cannelure roulante, en une ou plusieurs passes~
avec application de réductions significatives sur tou-tes les parties du profil laminé sauf sur la table de roulement et la base du patin.
~vantageusement, ce procédé est conçu pour obtenir une ébauche secondaire, formée à partir de la barre issue du dégrossissage universel pri~aire, dont les masses sont pratiquement dans le rayport de celles du rail fini, et se distinguant de ]'éballche unique b da 11état de l'art par :
. des bourrelets aux racco,rdements des flàncs du champignon avec les pentes d~eclissage supérieures, . des flancs de champignon concave6, . une table de roulement de forme aplatie, . une section plus proche de celle du rail fini.
Le procédé comprenant le formage secondaire peut encore ~etre suivi d'un laminage conventionnel de l'ébauche secondaire et former ainsi un procédé per-fectionné de laminage universel des rails comprenant :
. lorsque la prise de fer i~itia~e est déjà
préformée ou est de sec~ion rectangulaire, une phase de formage primaire d'une ebauche primaire, . une phase de dégrossissage universel primaire de l'ebauche primaire, . une phase de formage secondaire d'une ébauche secondaire, . une phase de laminage de l'ébauche secondai-re par le procedé universel de l~état de l'art, pour produire le rail fini.
Lcs caractéristiques de l'invention res60rti-;
:
" - 10 -~ 7~3-ront de la description ci-apr~s des realisations pré-~; férentielles. La description est faite avec réference aux dessins annexés pour lesquels :
- les figures 1 et 2 représentent comparative-ment :
Figure 1 : dans le procédé universel de laminage de l'état de l'art, le profil ta) de la prise de fer ini~
; tiale de sec~ion rectangulairè, le profil (b) de l'é-bauche unique de l~état de l'art, en hachures la sec-tion du rail finig l'axe de symétrie du rail fini est désigné par YY' et son axe neutre par XX' Figure 2 : dans la présente invention,le profil de la prise de fer initiale de section rectangulaire (a)g le profil de l'ébauche primaire 1 de l'inv~ntion, en hachures la section du rail fini et enfin le profil de l'ébauche secondaire 13 de l'invention - Les figures 3 et 4 représentent compara~ive-ment :
; Figure 3 : dans le procédé universel de laminage de l'état de l'art, le degros~issage d'une prise de fer initiale (a~ de section appropriée, non représentee.
' Figure 4 : dans la présente invention, la cannelure 2 ' de formage de l'ébauche pr;maire 1 ~ partir d'une pri-'~ se de fer initiale dé~à préformée ou de section rec-tangulaire appropriée, non représentée.
- La figure 5 représente la section trans~ersa-le de l'ébauche primaire 1 subdivisée en trois parties ' A, B et C, pour les besoins de sa description.
' - La figure 6 représente schématiquement le dégrossis~age universel primaire de l'invention, en erois passes I à III, ainsi que la passe IV de formage secondaire 9 elon l'invention, de l'ébauche secondaire ' 13 de l'invention.
- La figure 7 représente schématiquement la sequence des passes du laminage un;versel selon l'e-7~
~' tat de l'art (la passe finisseuse n'étant pas repre~
sentee).
- La figure 8 représente schematiquement une passe de dégrossissage universel primaire de l'inven-tion avec indication des forces appliquées sur et danst ébauche primaire 1.
- La figure 9 représente schématiquement le pro-fil selon l'in~ention de la partie active du galet vertical coté champignon.
- La figure 10 représente schén~atiquement et partiellement une partie du cylindre horizontal supe-rieur, une portion de l'ebauche primaire I ainsi qu'une portion du champignon du rail dans les positio,ls d'attaque a et de sortie _ des passes I et Il du degrossissage universel primaire de l'invention.
La figure 11 estun agrandissement de la re~
présentation de la passe IV de for~age secondaire de l'invention de la figure 6.
Pour atteindre certains des buts fixes, l'e-bauche primaire I de llinvention (figures 5 et 2)ne comporte preferentiel~ement ~ue des faces planes reliées par des arrondis. Elle presente une section en forme de T couche que l'on peu~ théoriquement sub~
diviser, pour des raisons :Eonctionnelles et pour les besoins de sa description, en trois parties designees par A, B et C. La partie A qui correspond ~ la petite branche du T, est de section polygonale. Elle préfigu-re la forme du patin (pa) du rail fini. La grande branche du T peut etre subdivisee en une partie cen-trale ~, de section sensiblement rectangulaire, conti-guë a la partie A, et en une partie ( contiguë a la partie ~, de section trapézo;dale biseautée de son côte libre. I.e prof;l de l'ébauche pri-maire 1 est symétrique par rapport à nn plan horizon-tal représentë par sa ~:race YY' sur le pLan de la ~7~ ~
section de l'ebauclle primaire 1. Le plall et sa traceYY', désignés ci-après respectivement p~r plan et axe de symétrie YY', sont également le plan et l'axe de sy-metrie de la section de la prise de fer initiale (a) et du rail Eini. I.a partie A de l'ébauche prioaire I
est la seule à être le~èrement preformee. ElLe com-prend cinq faces préférentiellement planes. Deux faces sont parallèles au plan de symétrie YY', une lui est perpendiculaire. Les plans contenant les deux autres faces lui sont secants sur la même droite. La partie B, qui n'est pas préformée, comprend deux faces prefé-rentiellement planes et parallèles au plan YY'. Si on la compare à la par~ie correspondante de l'ebauche unique (b) de l'etat de l'art, la partie B a une epais-seur qui diffère ~eu de celle de la prise de fer ini-tiale ~a3 et encore moins de celle de la partie A.
;La partie C comprend une face preferentiellement plane, perpendiculaire au plan YY' et deux faces pla-nes inclinées dont les plans qui les contiennent con-courent sur la même droite du plan YY'~ du cote libre de la partie C. De ce fait, l'epaisseur de cetLe par-itie C, qui est identique à celle de la partie B à l'in-terEace des deux parties, diminue selon une pente cons-~ante vers le cô~8 libre de la partie C. Le pro~il don-ne à l'ebauche primaire I est aussi proche que possi-ble du proEil rectangulaire compatible avec Les con~
traintes liees à l'écoulement du métal lors du lami-nage universel consecutif. Contrairement a l'ebauche unique (b) de l'etat de l'art, pour l'ebauche primai-re I de l'invention, la variation d7épaisseur d'uneextremlte a l'autre se fait pratiquement tolljours dans le même sens.
L7ebauche primaire I est formee dans une canne~
lure roulante ~ de l'invention, telle que reprëser~tee en figure 4, ~ partir d'une prise de Eer initiale ;

~ ~ 9~ 3 éventuellement préformée ou de section ~a) appropriée, non représentee. La prise de fer initiale (a) peut ~ etre obtenue directement par coulee continue, ou par ;~ la voie lingot. L'un des avantages considerablesque procure l'ebauche primaire I apparaît nettement de la i comparaison du dégrossissage de l'ébauche unique (b) (Eigure 3) et du formage primaire de l'ebauche primaire I (figure 4). A partir d'une meme prise de fer initiale de section appropriee, une seule cannelure suffit (can-nelure 2) pour former l'ebauche primaire I de l'inven-tion, alors qu'il en faut 6 a 8 pour former l'ébauche unique ~b) de l'etat de l'art. I.'ébauche pri~aire l permet donc la suppression de six cannelures dont 3 fermees generatrices d'usure importante. Cette reduction du nombre de cannelures a une incidence considérable sur ; les frais de fabrication et les frais d'investissement diun laminoir à rails.
: .
; La diminution du nombre de cannelures - et sur-tout la suppression des cannelures fermees generatrices de grande usure, comme les cannelures (f), (g) et (h~
(figure 3) - permet de reduire considerablement la consommation de cylindres à la tonne de rail produi~e.
La duree de vie de la cannelure 2 plus elevée que cel-le des cannelures (f~ à ~h)~ permet d'augmenter la du-rée des campagnes de laminage et la durée de vie descylindres. La duree de vie accrue des cylindres permet d'en reduire le stock necessaire. La diminution du stock necessaire p~ut etre optimisee en lo~eant sur un même jeu de cylindres (ou deux jeux de cylindres selon le cas) un plus grand nombre, voire meme la totalite des cannelures 2 de forma~e primaire des ebauches pri-maires I nécessaires pour assllrer tout le programme de fabrication de rails d'un laminoir. Alors q~le sur un train universel a rail disposant de deux cages d~-grossisseuses duo on ne pouvait, a de très rares ex-9~7'~3 ceptions près, fotmer l'ébauche uni4-1e (b~ que d'un seul profil de rail, l'invention peut permettre, en fonction de la longl1eur de table des cylindres, de lo-ger une pluralité de cannelures 2 pour Eormer la tota-lité ou la majeure partie de~ ebauches pri~aires 1 desprofila de rails de la gamme de production du train universel à rails. En outre, si on a pris la precau-tion de prévoir des cannelures de réduction de la pri-se de fer initiale9 le train a rails peut etre alimen-té en prises de fer initiales de section quelconque enparticulier la meme pour Ull grand non1bre de profils de rails, ce qui est un av~ntage considérable perme~-tant de rentabiliser au mieux la filière de production amo~t (voie lingot ou coulee con~inue). Il es~ égale-ment envisageable, pour des raisons d'economie d'e~-ploitation, de n'util;ser qu'une seule cage duo pour former llébauche primaire 1. Ce-tte c~ge duo unique, qui n'a pas à être aussi coûteuse qu'une cage dégros-sisseuse appelee breakdown~ peut etre,par exemple, une cage refouleuse de la partie universelle du train a rails, placee de préférence en amont de la premiere cage 1lniverselle.
; Dans le cas d'un train neuf, l'investissement nécessaire serait considérablement dintinue par la suppression d'une cage et de ses auxiliaires (moteurs, train de rouleau~ gain de place, etc..~.). Les quel-ques exemples indiqués montrent suffisammel1t le6 voies à explorer pour tirer l'avantage maxi~um sur le plan économique des possibilites offertes par l'ebauche pri-maire 1 pour qu'il ne soit pas necessaire de les enu~mérer de façon exhaustive et fastidieuse dans tous les cas de ~igure possibles. Les avantages que procure l'ebauche primaire 1 sur le plan métallur~ique méri~
tent egalement qu'on s'y arrete Elle permet de lami-ner le métal exclusiventent par pressions directes~ ce ~ qui n'était pas le cas jusqu'~ présent avec l'ebauche unique ~b) Pour un métal issu de la voie lingot et ~ pour un taux de corroyage global inchangé, l'ebauche primaire 1 permet d'amel.iorer la qualité du corroyage ; S parce qu'il est fait par pressions directes exclusive-ment. En outre, comme il apparait clairement sur la : figure 2, la hauteur 3 de l'ébauche primaire 1 étant superieure à la plus grande dimension 4 de la prise de fer initiale (a), 1.e corroyage subséquent des par~
:~ 10 ties constituant le champignon et le patin du rail est encore plus energique que dans l'état de l'art. Comme le montre l.a figure 2, les partles hachurées horizon-talement 5 et6 de l'ébauche primaire 1 sortent du pro-fil de la prise de fer (a), contrairement à l'ébauche unique (b) de l'état de l'art qui. s'inscrit totalement : dans la prise de fer initiale (a). L'ebauche primaire .. . .
1 permet, lorsque le taux de corroyage global est ~ moindre (avec des prises de fer initiales de coulée continue), de compenser le taux de corroyage global 2U réduit par la qualite du corroyage du metal ~ui est forgé plus vigoureusement et plus à coeur~ par des pressions directes exclusivement, d'abord en phase de formage primaîre, degrossissage universel primaire et formage secondaire de l'invention, et ensuite selon l'etat de l'art du laminage universel des rails.
Le nombre reduit de passes nécessaires pou-r la former et la forme massive et ramassée de l'ébauche primaire 1 réduisent les déperditions de chaleur. La température est plus homogène et le reste plus long-temps dans les différentes parties de I'ébauche pri-maire 1. Pour ~acili.ter le guidage de l'ebauche pri-maire 1 à son entree dans la premiere passe universel-le, on peut marquer une empreinte longitudinale de faible profondeur dans chacune des faces planes de la deuxième partie (B) de l'ebauche primaire.
~;:
'7~3 Ainsi que cela a éte rnentionné9 l'invention appor~te également des perfectionnements au laminage universel des rails constituant la seconde phase de l'état de l'art. Le premier de ces perfectionnements est relatif à un degrossissage universel primaire, le ; second à une passe roulante non universelle de formage secondaire, d'un type nouveau, en laminage universel - des rails, inserée entre le premier perfectionnement -et le procedé de l'état de l'art. I.e troisième concer~
ne une nouvelle forme d'ébauche qualifiée de secondai-re, destinee au laminage universel des rails selon l'état de l'art. Le perfectionnement apporté à la se-!
conde phase du procédé de laminage universel des ra;ls de l'etat de l'art consiste en un dégrossissage uni~er 15 sel primaire, fait exclusivement en passes universel-les, sans passes de refoulement. Il s'écarte donc en . . .
; cel~ de l'enseignement de l'etat de l'art qui indique l'alternance des passes universelles et des passes refouleuses.
La figure 6 montre une sequence en tro;s pas-ses du degrossissage universel primaire de l'invention.
Les passes universelles, faites entre des cylindres horizontaux 7 et 8 et des galets verticaux 9 et 10, travaillant dans un meme plan, sont numerotées de I à
2S III et leur succession est indiquee par des Elèches.
~e profil de la barre ent-rant dans une passe es~ des-sine en traits pointillés. Celui de la barre à la sor~
tie d'une passe est dessiné en traits pleins et sa section de sor~ie est figuree par des hachures. I.:elar-30 gissement El provoque sur chaque joue du champignon lors de la passe I de l'invention n'es~ pas supprime par la passe suivante. Il est au contraire accentue par l'elargissement additionnel E2 de la passe II de l'invention. L'elargissement E3 de la passe III de 35 l'invention s'ajoute aux elargissement~ E1 et E2. La ~7~3 figure 7 montre, a titre de comparaison, le dégrossis sage mixte universel et non universel de l'état de l'art compDrtant une sequence de trois passes univer~
selles de l'etat de l'art (passes I',III' et V'), cha que passe uni~erselle étan~ suivie d'une passe refou-leuse non universelle (passes II', IV' et VI'). L'élar-gissement provoqué sur les joues du champi~non lors de chaque passe universelle est supprimé par la ~asse refouleuse qui la suit. I.es traits pointillés et pleins, ainsl que les hachures ont ]es mêmes significations que sur la figure 6.
L'élargissement E'l produi~ par la passe I' de llétat de l'art est supprimé par la passe II' qui la sui~ et ainsi de suite. Llun des principes du dégros-sissage universel primaire de l'invention est d'assurerle maximum de réduction du métal par pressions direc-tes selon ]~a~e des YY7 (figures 2 et 5), dans les par-ties C et A de l'ébauche prima~re I devant respective-ment Eormer le champignon et le patin du rail. Le pa-tin et le champignon qui sont les plus sollicités envoie seront ainsi mleux corroyés par des pressions di-rectes a fortes réductions appliquees selon llaxe du profil le plus sollicite lors de l'utilisation du rail.
L'âme du rail est formee par pressions directes selon llaxe des XXI. La figure 8 montre la sec~lon de la barre à sa sortie d'une passe quelconque du degros-sissage universel primaire. La section de la barre est pour les besoins de ]'explication subdivisée en par-tles A'~ B', et C' qul SOIIt issués des par~ies A,B et C
de l'ebauche primaire I et qui formeront respectivement le patin, l'âme et le champignon du rail fini. Les forces exercees sur la barre par les galets verticau~
et cylindres horizontaux sont designees respecti~ement par Fp, Fa e~ Fc lorsqu'elles s'appliquent sur les par-ties patin, ~me et champignon de la barre. Selon l'in-vention, on a donné à la partie B de l'ebawche primai-re I une largeur qui sera pratiquement celle de l'âme de la barre au cours de la passe I ~Eigure 6) de l'in-vention. Selon l'inventionl la formation de l'âme ?ar pressions directes exercee par les Eorces Fa (figure 8) selon l'axe des XX' se fait sans elargissement de l'â-me, c'est-à-dire de la partie B1. La formation de l'â-me par pressions directes exercées par les forces ~a selon l'axe des XX' engendre aux interfaces de la par-t;e B' avec les parties A' et C' des forces (fi) et desecoulements de me~al qui s'opposent à l'effet des Eor-ces Fc et Fp dans les parties C' et hors de l'empreinte des cylindres horizontaux. Les Elancs des cylindres hori~ontaux exercent de leur côté des forces F'c sur le champignon et F~p sur le patin. La formation de la partie C de l'ébauche primaire 1, et plus particuliè-r~ment des flancs (fc) du champignon, de la table de roulement (tr) et de leurs conges de raccorde~nent est assurée par un profil nouveau donné à la partie acti-ve du galet vertical IO situé du côté du champignon.On donne (figure 9) à la partie active du galet ver-tical IO côté champignon une courbure telle qu'elle favorise~ à partir des points d'attaque successifs Poal, Poa27 Poa3 (figure lO) de l'ébauche primaire I
par le galet vertical IO, les elargissements El,E2,E3 (figure 6) des flancs du champignon.
La courbure de la partie active du galet ver tical IO côte champignon presente, pour ce faire, un profil P] P2 P3 P4 P5 Po qui se définit par une ou plusieurs formes polynomiales favorisant l'écoulement plastique du métal (figure '3). Dans une variante~ la forme polynom;ale peut etre telle qu'elle corresponde à l'a branche P2 P3 de la parahole eubi~ue ~u solide d'égale résistance inscrit dans la profondeur Pf du ga-let vertical lO dimintJée du rayon R du conge e~Lerieur _ 19 _ 7~
et dans sa demi-hauteur 2 diminuée de la partie P3 P4 du fond plat du galet vertical IO. Le profil du galet ; vertical IO etant symetrique par rapport à l'axe des ~ YY', il va sans dire que la définition ci-dessus s'ap-; 5 plique egalement à l'autre moitie du profil, à savoir P3 P4 P5 P6. La figure IO montre le galet vertical IO
et la partie C de l'ébauche primaire 1 pendant la pas-.; . se I, Poal étar,t le poi.nt d'attaque du galet lO sur l'ébauche primaire 1, Poa2 étant le point de s0rLie du galet IO sur ].e flanc ~fc) du champi~non. On remar-quera que pour la passe II le point Poa2 devient point d'attaque et Poa3 sera le point de sortie et ainsi de suite. Les positions du cylindre hori~ontal 7 sont également indiquées. Un autre but est d'emp~echer ; 15 la formation d'aretes sur les congés de raccordement.
I.e rail issu de la dernière passe de dégrossissage uni-versel primaire est laminé entre deux cylindres hori-~ontaux supérieur 11 et inférieur 12 (figure 6 passe IV~ dont seule la partie active est représentée. La passe IV de l'invention n'est pas une passe de refoule-ment du type des passes II',IV' et VI' de l'état de l'art (figure 7). Le rail ~ est laminé dans toute sa section avec de for~es reductions, par pression direc-te selon le plan YY' pour qu'en particulier les parties libres non corroyées dans les passes uni~erselles pré-cedentes I,Il et III,parties libres (figure 11) telles que les flancs du champignon (fc), les ex~remites du pa~in (ep), les portees d'éclissage supérieures (pes) et inférieures ~pei) et leurs congés de raccordement soient soumises à une forte action de for~eage.
A ce stade, ].e profil obtenu à la passe I~
doit présenter une très bonne caractéristique cle symé-trie par rapport au plan YY', d'équilibre des demi-sections des parties patin et champignon, c'est~à~dire ~5 la forme générale définie pour subir les operations de ~9~7~3 laminage universel de l'état de l'art du brevet fran-çais 1.447~939. Cette eb~ che secondaire 13 (figure 11) de l'inv~ntîon ainsi preparée se caractérise par des bourrelets 14 situés entre les portees d'éclissage supérieures (pes) et les flancs du champignon (fc) ain-si que par une forme concave des flancs 15 du champi-gnon. Ces bourrelets et cette forme concave constituent une reserve de métal qui, entretenue et affinée par l'action des passes de refoulement II', IV' et VI~, permettra de former avec précision le profil du rail fini au niveau des flancs du champignon, des portees d'eclissage supérieures et de leurs rayons de raccor-dement pendant la passe finisseuse.

Claims (2)

Les réalisations de l'invention au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué sont définies comme suit:

1. Ebauche primaire, obtenue directement par coulée continue ou par dégrossissage d'une prise de fer initiale déjà préformée ou de section rectangulaire, destinée à être transformée en rail fini à l'aide de passes universelles faites entre deux cylindres hori-zontaux et deux galets verticaux d'au moins une cage universelle, de passes refouleuses faites entre deux cylindres horizontaux et éventuellement un galet vertical d'au moins une cage duo, trio ou semi-universelle, d'une passe finisseuse faite entre deux cylindres horizontaux et un ou deux galets verticaux d'une cage semi-univer-selle ou universelle, caractérisée en ce que:
- elle comporte des faces sensiblement planes, les faces voisines étant reliées par des arrondis;
- elle présente une section en forme générale de T majuscule comportant trois parties dis-tinctes, la première partie constituée par la petite branche du T, étant destinée à former le patin du rail, les deuxième et troisième parties constituées par la grande branche du T, étant destinées à former respecti-vement l'âme et le champignon du rail;
- son profil est symétrique par rapport à un plan longitudinal passant par sa plus grande dimension;
- la première partie, de section poly-gonale, comprend cinq faces planes, dont deux sont parallèles au plan de symétrie, une lui est perpendi-culaire, les plans des deux autres faces étant sécants sur la même droite du plan de symétrie;
- la deuxième partie, de section rectan-gulaire, contigu? à la première partie, comprend deux faces planes, parallèles au plan de symétrie;
- la troisième partie, contigu? à la deuxième partie, comprend trois faces planes, une étant perpendiculaire au plan de symétrie, les plans contenant les deux autres faces étant sécants sur la même droite du plan de symétrie vers le côté libre de la troisième partie;
- la variation d'épaisseur de sa section, d'une extrémité à l'autre, se fait toujours dans le même sens.

2. Ebauche primaire de la revendication 1, caractérisée en ce que sa deuxième partie comporte sur chacune de ses faces une rainure longitudinale destinée à assurer son guidage dans la première passe universelle