CA1214669A - Rail rolling process - Google Patents
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- CA1214669A CA1214669A CA000480874A CA480874A CA1214669A CA 1214669 A CA1214669 A CA 1214669A CA 000480874 A CA000480874 A CA 000480874A CA 480874 A CA480874 A CA 480874A CA 1214669 A CA1214669 A CA 1214669A
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Abstract
Procédé utilisant une ébauche primaire pour le dégrossissage universel primaire de l'ébauche en une ou plusieurs passes universelles faites entre deux cylindres horizontaux et deux galets verticaux, en vue d'obtenir une barre dégrossie, le procédé est caractérisé en ce que: - l'ébauche primaire est dégrossie exclusivement en universel, sans passe de refoulement, - les réductions appliquées et les allongements sont conjugés pour que les forces internes engendrées par les pressions des cylindres et galets sur l'ébauche primaire y provoquent des mouvements internes du métal dans le plan de travail des cylindres et des galets.Method using a primary blank for the primary universal roughing of the blank in one or more universal passes made between two horizontal cylinders and two vertical rollers, in order to obtain a roughed bar, the method is characterized in that: - the primary blank is roughly universal only, without pressure pass, - the reductions applied and the elongations are combined so that the internal forces generated by the pressures of the cylinders and rollers on the primary blank there cause internal movements of the metal in the plane working cylinders and rollers.
Description
~:~146~;9 , Ce~d~ande est une divisionnaire de la demande no. 395,139 déposée le 28 janvier 1982.
. . .
L'inventisn est rela~ive ~ la fabrication, par laminage univer~el, des rails de che~in te fer,-te pont~ roulants et autre~ types de rails similaires.
Le laminage universel des rails selon le brevet ~rançAis I.447.939 peut se decomposer en deux phases.
La première phase a pour but la préparation par lamina-ge conventionnel d'une ebauche unique qui sera trans-form~e en rail fini par le laminage univergel de la seconde phase. La préparation de l'~bauche unique en premi~re phAse se fait gén~ralement sur deux cages duo d~gro6sis6euses puissantes, en 6 à 8 p&s~e~.En partant d'une prise de fer initiale de section rectangulsire (a) (figure t~
l'ébauche unique (b) est f~rmée progressivement dans des cannelu-res quaiifiées d'ouvertes ou roulante6 (c) à (e) (figure 3), des cannelures ferm~e~ (f) à (h) et une ~annelure roulante (i). Selon la définition de W. TAFEL (Theory ~nd Pratice of Rolling Steel -Penton Publishing Co, Cleveland, Ohio, 1927),une cannelure est ou-verte ou roulante lorsque l'angle forme p~r le~ joints de la c~nne-lure avec l'axe descylindres est inférieur à 60~. Le profil de l'ébauche (b) est, en plu8 ma6sif, similaire (figure 1) au profil du rail fini qui egt repr~ente en traits hachurés. La partie de l'~bauche unique (b), qui formera le champignon (ch) du rail flni, a un pro-~il curviligne allonge se terminant par un arrondi qui formera la table de roulement (tr) du champignon tu rail ; la partie qui formera l'âme (am) du rail fini a un profil à entaille~ tr~6 profonde6 et celle qui for-mera le patin (pa) du rail fini pré~ente un profil qui epouse d'as~ez près le6 pentes d'~clis~age du patin (pa)-Dans le laminage universel~ par la Demanderes-se~ selon l'~tat de la technique, d'un r~il d'un poid3 ~1,' ..
12146~;9 ~ 2 au metre lineaire de 60 kg, à partir d'une prise de ler initiale (a) d'un poids au metre lineaire d'envi-ron 55~ kg, le taux de corroyage, de la prise de fer initiale (a) au rail fini, est de l'ordre de 9,2.
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'ébauche unique (b), est de l'ordre de 3,7. Le taux de corrnyage de la seconde phase, c'est-à-dire clu laminage universel de l'ebauche unique (b) pour obtenir le rail fini, est de l'ordre de 2,5. Dans la seconde phase de l'etat de l'art, l'ebauche unique (b) est laminée par refoule-ments alternes avec élargissement contrôle consistant a maintenir constamment la courbure du champignon au IS cours des déformations successives de l'ébauche, en combinant le corroyage dans une cage universelle, en-tre quatre cylindres, avec celui d'une ca~e refouleuse duo, de manière que les élargissements provoques par une passe universelle soient supprimes par une passe refouleuse suivante, sans qu'il y ait formation de bourrelets.
Les inconvénients de l'état de la technique re-sultent du profil donné à l'ébauche unique (b), dont les masses constitutives sont pratiquement dans le rap port de celles du rail fini. Parce qu'elle présente des parties très marquées, qui deviendront ultérieu-rement le champignon, l'ame et le patin du rail, l'e-bauche unique (b) ne peut être formée que progressive-ment7 pratiquement partie après partie. Cette progres-sivité indispensable présente l'inconvenient de multi-plier le nombre de cannelures. Comme il n'est générale~
ment pas possible de loger toutes les cannelures requi-ses sur les cylindres d'une seule cage dégrossisseuse qui est habituellement une cage duo, il est indispen-sable de prévoir ou d'utiliser deux cages. Les cages 9L2~4~6;69 nécessaires sont massives et cofiteuses, ainsi queleurs cylindres.
Comme il n'est pas.possible, sur un seul jeu de deux paires de cylindres (soit 4 cylindres en tout pour les deux cages duo degrossisseuses~, de preparcr et de former les ébauches uniques (b) de tous les pro-fils de rails de la gamme de fabrication du la~inoir, il est indispensable de multiplier les jeux de paires de cylindres dégrossisseurs sans oublier les cylindres de rechange nécessaires, ce qui conduit à maintenir un stock de cylindres cnnsidérable. Par ailleurs, les pas-ses dégrossisseuses f à h (figure 3) faites dans des cannelures fermées, non roulantes, limitant l'élargis-sement du produit par l'intermédiaire des faces laté-rales de la cannelure, sont génératrices d'usure impor-tante des cannelures. Par exemple, pour un laminage uni-versel de ra;ls dans lequel l'ébauche unique (b~ est dégrossie en première phase à l.'aide de 8 passes faites en laminage non universel pour être transformée en rail fini en seconde phase, par laminage universel, a l'ai-de de 6 ou 7 passes (passes universelles et refouleuses) la consommation de cylindres, exprimee en kg de cylin-dres par tonne de rail fini produit, est de ].'ordre de 0,840 kg/tonne pour le dégrossissage de l'ébauche uni-que (b) en première phase non universelle, soit 0,105kg/tonne en moyenne par passe, et de (),210 kg/tonne pour la seconde phase universe].le, soit en moyenne 0,035 kg/tonne par passe, c'est-à-dire 3 ;eOis ~noins.
Si les chiffres de consommation moyenne par passe peu-vent ne pas être le reflet exact de la réal;té pourchacune d'entre elles, L'ordre de grandeur de consom-mation 3 fois moindre par passe de la seconde phase universelle exprime nettement les inconvénients de la premiere phase non universelle. L'usure moindre des passes de la seconde phase universelle provient du fait ;69 que ces passes se font toutes en cannelures roulantes.
Le profil de l'ébauche unique (b~ ne peu~ pas ê~re forme exclusivement en cannelures roulantes. Des can-nelures fermees sont necessaires.
Jusqulà present, les prises de fer initiales ~a) etaient obtenues par la voie lingot. Le taux de corroyage global entre le lingot etle rail fini, va-riable selon les conditions locales, etait generale-ment largement superieur au minimum jusqu'à present juge soullaitable pour des raisons metallurgiques, ce taux de corroyage minimum etant de l'ordre de 2Q pour les rails lamines par le procede conventionnel dans lequel le corroyage s'effectue essentiellement en can-nelures fermees dont l'effet de forgeage sur le cham-pignon et le patin du rail est faible ,lorsqu'on le compare à celui du laminage universel. I.a voie lingot est actuellement en cours d'abandon, la faveur allant à la coulee continue, plus economique, qui permet d'ob-teDir directement la prise de fer initiale ~a). La coulee continue presente cependant certains inconve-nients qui sont inherents au procëde lui-même, a sa technologie de mise en oeuvre et ~ l'economie de son exploitation. Les compromis qui doivent être faits pour reduire les frais d'investissement et d'exploita-tion sont la cause de certains inconvenients qui peu-vent devenir critiques pour la fabrication de~ rails.
Une coulee continue ne peut délivrer qu'un nombre limite de prises de fer initia]es. Ces prises de fer initiales arrivent en general au lam;noir à rails avec leur structure de solidification integrale, contraire-ment aux prises de fer initiales issues de la voie lin-got, dont la structure de solidification a déjà ete considérablement modifiee par laminage en amont, dans un blooming. On sait que le taux de corroyage global ~section lingot ~d'un rail laminé à partir d'un métal section rail fini ~14669 issu de la voie lingot se situe en genéral entre 70 et 80. Pour les rails laminés à partir d'une prise de fer initiale de coulée continue, il est généralement accep~
te que le tau~ de corrbyage global puisse se situer autour de IS. L'optimisation de l'économie de tOIIt le processus de fabrication à partir de la coulée conti-nue, de même que les limites metallurgiques inhérentes à la coulée continue ne permettent guère d'accroître le taux de corroyage global au-delà de 15. Le taux de corroyage global étant indépendant du procédé utilisé
pour laminer les rails, il n'est pas possible d'ac-croître sa valeur. Ceci étant, en peut envisager de compenser son taux réduit par la qualite du corroyage, principalement de celui appliqué 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 destinée à former le patin et le champignon.
Le laminage universel de l'état de l'art, par son taux de corroyage direct de 2,5 environ, appliqué lors de sa seconde phase, c'est-à-dire sa phase universelle, améliore déjà dans une certaine mesure la qualité 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, à cause du profil de l'ébauche unique (b) qui exige, pour sa formation, l'utilisation de canne-lures fermees (f) à (h) (figure 3) qui travaillent le métal de facon prepondérante par pressions indirectes sur les parties du rail qui auraient le plus besoin d'etre corroyées en pressions directes, à savoir le champignon et le patin. Accroître la section de l'é-bauche unique (b) pour augmenter la part du taux de corroyage direct de la seconde phase du laminage uni-12~4~69 versel des rails, n'apporterait pas une améliorationsensible, parce que cela conduirait a accroître la section de la prise de fer initiale (a) qui ne peut, dans l'etat actuel de la technique de la coulee conti-nue, être accrue au-delà d'une certaine limite, pour des raisons métallurgiques de solidification. D'autre part, la coulée continue ne permet pas encore de pro-duire directement une ébauche unique (b) d'une section telle qu'elle puisse être transformée en rail fini avec un taux de corroyage global de 15 appliqué par pres-sions directes uniquement en laminage universel de la seconde phase.
L'invention a pour but de pallier, selon les cas, tout ou partie des inconvenients résultant du pro-fil de l'ebauche unique (b), par deux nouveaux profilsd'ebauches 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, d'une part, le nombre de cannelures de la pre-mière phase non universelle et, d'autre part, d'y sup-primer totalement les cannelure~s fermees, - du debut à la fin du processus de laminage, de corroyer le metal par pressions directes pour amé-liorer, par un forgeage plus vigoureux, la qualite des rails produits et, dans le cas de métal de coulée con-tinue, de compenser le taux reduit de corroyage global par un corroyage de meilleure qualité appliqué exclusi-vement par pressions directes, - d'accroître la part du laminage universel proprement dit dans le taux de corroyage global pour ameliorer la qualité du corroyage des parties ~u rail telles que le champignon et le patin, - sa production directe par coulée continue et, par consequent, son corroyage integral par lamina-ge universel, 12~4~;69 - de dimi.nuer le nombre des cages nécessaires à la première phase non universelle, voire même de les supprimer totalement, - d'économiser des outillages et des cylindres.
Les buts de l'invention sont atteints du fait qu'est proposee une ebauche primaire, issue directe-ment de la coulee continue ou obtenue par degxossis-sage d'une prise de fer initiale dejà preformee ou de section rectangulaire, elle-meme issue de la coulee continue ou de la voie lingot, l'~bauche primaire se definissant par :
- des faces sensiblement planes, les faces voisines étant reliees par des arrondis, - une symetrie par rapport à un plan ~ongitu-dinal passant par sa plus grande dimension, ce plan de symetrie 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 symetrie et une lui est perpendi-culaire, les plans contenant les deux autres faces etant secants sur la même droite du plan de symetrie, . la deuxiëme partie,de section rectangulaire de preference, contiguë à ].a première partie comprenant deux faces de preference parall~-les au plan de symétrie, lesdites faces pou-vant etre marquees d'empreintes longitudinales destinees à faciliter le guidage de l'ebauche primaire à son entree dans la première passe universelle, . la troisième partie, de section trapezoïdale, contiguë à ].a deuxième partie, comprenant 12~466g trois faces, une face etant perpendiculaire au plan de symetrie, les plans contenant les deux autres faces etant secants sur la meme droite du plan de symétrie.
- une variation d'epaisseur de section, d'une extremite à l'autre, se faisant toujours dans le même sens, c'est-à-dire croissante ou decroissante selon l'extrémité dont on part.
L'invention concerne également un procedé de formage primaire d'une prise de fer initiale qui peut être rectangulaire ou avoir déjà ete préformée, dans une cannelure roulante, en vue d'obtenir l'ébauche primaire ci-dessus définie.
L'invention concerne encore une utilisation de ladite ébauche, à savoir un dégrossissage universel primaire, en une ou plusieurs passes, de l'ébauche primaire, sans passes de refoulement, avec de fortes réductions et des allongements éleves, en travaillant les première et troisième parties de façon prédominante, dans le sens de l'axe de symétrie d'une section du pro-filé pour les corroyer vigoureusement à coeur, de ma-nière à brouiller et détruire leur structure de solidi-fication, en arrondissant la face à l'extrémité libre de la troisième partie à l'aide d'un galet vertical à
profil spécial, tout en favorisant l'expansion des d~ux autres faces de la troisième partie pOllr les arrondir.
Avantageusement, le profil donné à la partie active du galet vertical côté champignon, se définit par une (ou plusieurs)forme polynomiale.
Celle-ci peut etre telle qu'elle corresponde res-pectivement à l'une et l'autre des branches de la pa-rabole cubique du solide d'égale resistance inscrit dans la profondeur du galet dim;nuée du rayon du congé
exterieur et dans sa demi hauteur diminuee de la par-tie du fond plat.
Le procédé de l'invention est avantageusement suivi d'un formage secondaire de l'ébauche secondaire, en cannelure roulante, en une ou plusi.eurs passes, avec application de réductions significatives sur tou-tes les parties du profil lamine sauf sur la tsble de roulement et la base du patin.
Avantageusement, ce procédé est conçu pour obtenir une ebauche secondaire, formee à partir de la barre issue du degrossissage universel primaire, dont les masses sont pratiquement dans le rapport de celles du rail fini, et se distinguant de l'ebauche unique b de l'etat de l'art par :
. des bourrelets aux raccordements des flancs du champignon avec les pentes d'eclissage supérieures, . des flancs de champignon concaves, . une table de roulement de forme aplatie, . une section plus proche de celle du rail fini.
Le procedé comprenant le formage secondaire peut encore être 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 initiale est déj~
préformée ou est de section rectangulaire, une phase de formage primaire d'une ébauche primaire, . une phase de dégrossissage universel primsire de l'ébauche primaire, . une phase de form~ge secondaire d'une ebauche secondaire, . une phase de laminage de l'ebauche secondai-re par le procédé universel de l'etat de l'art, pour produire le rail fini.
Les caractéristiques de l'invention ressorti-1214~i69 ront de la description ci-après des realisations pré-férentielles. La description est faite avec référence aux dessins annexes pour lesquels :
- les figures 1 et 2 representent comparative-ment :
Figure 1 : dans le procédé universel de laminage de l1état de l'art, le profil (a) de la prise de fer ini-tiale de section rectangulaire, le profil (b) de l~e-bauche unique de l'état de l'art, en hachures la sec-tion du rail fini, l'axe de symétrie du rail fini estdesigné par YY' et son axe neutre par XX'.
Figure 2 : dans la presente invention,le profil de la prise de fer initiale de section rectangulaire (a), le profil de l'ébauche primaire 1 de l'invention, 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 comparative-ment :
Figure 3 : dans le procéde universel de laminage de l'état de l'art, le dégrossissage d'une prise de ~er initiale (a) de section appropriée, non représentée.
Figure 4 : dans la présente invention, la cannelure 2 de formage de l'ébauche primaire 1 à partir d~une pri-se de fer initiale déjà préformée ou de section rec-tangulaire appropriée, non représentée.
- La figure 5 représente la section transversa-le de l'ébauche primaire 1 subdivisée en trois parties A, B et C, pour les besoins de sa description.
- La figure 6 représente schématiq11ement le dégrossissage universel primaire de l'invention~ en trois passes I à III, ainsi que la passe IV de formage secondaire selon l'invention, de l'ébauche secondaire 13 de l'invention.
- La figure 7 représente schématiquemen~ la séquence des passes du laminage universel selon l'é-121466~
"
tat de l'art (la passe finisseuse n'étant pas repré-sentee).
- La figure 8 represente schématiquement une passe de dégrossissage universel primaire de l'inven-tion avec indication des Eorces appliquées sur et dansl'ebauche primaire 1.
- La figure 9 represente schématiquement le pro-fil selon l'invention de la partie active du galet vertical cote champignon.
- La figure 10 représente schématique1Dent et partiellement une partie du cylindre horizontal supé-rieur, une portion de l'ebauche primaire 1 ainsi qu'une portion du champignon du rail dans les pOSitiOL1S
d'attaque a et de sortie s des passes I et II du dégrossissage universel primaire de l'invention.
- La figure 11 estun agrandissement de la re-presentation de la passe IV de formage secondaire de l'invention de la figure 6;
Pour atteindre certains des buts fixes, l'e-bauche primaire 1 de l'invention (figures 5 et 2)ne comporte preferentiellement que des faces planes reliees par des arrondis. Elle presente une section en forme de T couche que l'on peut theoriquement sub-diviser, pour des raisons fonctionnelles et pour les besoins de sa description, en trois parties designees par A, B et C. La partie A qui correspond à la petite branche du T, est de section polygonale. Elle prefigu-re la forme du patin (pa) du rail fini. La grande branche du T peut être subdivisee en u1le 1)artie cen-trale 13, de se~tio1l sensibl~ment rectanyu1aire, conti-guë à 1a partie A, et en 1lne partie ( con~iguë a la partie 13, de section trapezoidale l)iseautëe de son côté libre. I.e profil de l'ébauche pri-maire l est symétrique par rapport à un plan horizon-tal represente par sa trace YY' sur le plan de la 146~
section de l'ebauche primaire 1. Le plan et sa trace YY', designes ci-après respectivement par plan et axe de symétrie YY', sont également le plan et l'axe de sy-métrie de la section de la prise de fer initiale (a) et du rail fini. La partie A de l'ébauche primaire I
est la seule à être legerement preformée. Elle com-prend cinq faces préferentiellement planes. Deux faces sont parallèles au plan de symétrie YY', une lui est perpendiculaire. Les plans contenant les deux autres faces lui sont sécants sur la même droite. La partie B, qui n'est pas préformée, comprend deux faces préfë-rentiellement planes et parallèles au plan YY'. Si on la compare à la partie correspondante de l'ébauche unique (b) de l'état de l'art, la partie B a une épais-seur qui diffère l~eu de celle de la prise de fer ini-tiale (a) et encore moins de celle de la partie A.
La partie C comprend une face préférentiellement plane, perperldiculaire au plan YY' et deux faces pla-nes inclinées dont les plans qui les contiennent con-cGurent sur la même droite du plan YY', du côté librede la partie C. De ce fait, l'épaisseur de cette par-tie C, qui est identique à celle de la partie B à llin-terface des deux parties, diminue selon une pente cons-tante vers le côté libre de la partie C. Le profil don-né à l'ébauche primaire I est aussi proche que possi-ble du profil rectangulaire compatible avec les con-traintes liées à l'écoulement du métal ]ors du lami-nage universel consécuti~. (ontrairement a 1 ~ ébauche unique (b) de l'état de l'art, pour l'ébauche primai-re I de l'invention, la variation d'épaisseur d'uneextrémité à llautre se fait pratiquement toujours dans le même sens.
L'ébauche primaire I est formee dans une canne-lure roulante 2 de l'invention, telle que representee en figure 4, à partir d'une prise de fer initiale 1~14669 éventuellement préformée ou de section (a) appropriee, non représentée. La prise de fer initiale ~a) peut être obtenue directement par coulée continue, ou par la voie lingot. L'un des avantages considérablesque procure l'ébauche prima;re ] apparalt nettement de la comparaison du dégrossissage de l'ebauche unique (b) (figure 3) et du formage primaire de l'ébauche primaire I (figure 4). A partir d'une même prise de fer initiale de section appropriée, une seule cannelure suffit (can-nelure 2) pour former l'ébauche primaire I de l'inven-tion, alors qu'il en faut 6 à 8 pour former l'ebauche unique (~) de l'etat de l'art. I.'ébauche primaire 1 permet donc la suppression de six cannelures dont 3 fermées géneratrices d'usure importante. Cette réduction du nombre de cannelures a une incidence considerable sur les frais de fabrication et les frais d'investissement d'un laminoir à rails.
La diminution du nombre de cannelures - et sur-tout la suppression des cannelures fermées génératrices de grande usure, comme les cannelures (f), (g) et (h) (figure 3) - permet de réduire considérablement la consommation cle cylindres à la tonne de rail produite.
La durée de vie de la cannelure 2 plus élev~e 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 durée de vie accrue des cylindres permet d'en réduire le stock nécessaire. La diminution du stock nécessaire peut être optimisée en logeant sur un même jeu de cylindres (ou deux jeux de cylindres selon le cas) un plus grand nombre, vo~ire même la totalité
des cannelures 2 de formage primaire des ébauches pri-maires 1 nécessaires pour assurer tout le programme de fabrication de rails d'un laminoir. Alors que sur un train universel à rail disposant de deux cages dé-grossisseuses duo on ne pouvait, à de très rares ex-1~214~i69 , ~, ceptions près, former l'~bauche unique (b) que d'unseul pro~il de rail, l'invention peut permettre, en fonction de la longueur de tab]e des cylindres, de lo-ger une pluralité de cannelures 2 pour former la tota-lité ou la majeure partie des ébauches primaires 1 desprofils de rails de la gamme de production du train universel ~ rails. En outre, si on a pris la precau-tion de prevoir des cannelures de reduction de la pri-se de fer initiale, le train à rails peut être alimen-te en prises de fer initiales de section quelconque enparticulier la meme pour un grand nombre de profils de rails, ce qui est un avantage considerable permet-tant de rentabiliser au mieux la filiere de production amont (voie lingot ou coulee continue). Il est egale-ment en~isageable, pour des raisons d'economie d'ex-ploitation, de n'util;ser qu'une seule cage duo pour former l'ebauche primaire 1. Cette cage duo unique, qui n'a pas à être aussi coûteuse qu'une ca2e degros-sisseuse appelee breakdown, peut être,par exemple, une cage refouleuse de la partie universelle du train rails, placee de preference en amont de la première cage universelle.
Dans le cas d'un train neuf, l'investissement necessaire serait considerablement diminue par la suppression d'une cage et de ses auxiliaires (moteurs, train de rouleau, gain de place, etc....). Les quel-ques exemples indiques montrent suffisamment les voies à explorer pour tirer l'avantage maximum sur le plan economique des possibilites offertes par l'ebauche pri-maire 1 pour qu'il ne soit pas necessaire de les enu-merer de fac~on exhaustive et fastidieuse dans tous les cas de figure possibles. Les avantages que procure l'ebauche primaire 1 sur le plan metallurgique meri-tent egalement qu'on s'y arrête. Elle permet de lami-ner le metal exclusiveluent par pressions directes, ce qui n'était pas le cas Jusqu'à present avec l'ebaucheunique ~b). Pour un metal issu de la voie lingot et pour un taux de corroyage global inchange, l'ébauche primaire I permet d'améliorer la qualité du corroyage 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'ebauche primaire I etant superieure à la plus grande dimension 4 de la prise de fer initiale (a), le corroyage subsequent des par-ties constituant le champignon et le patin du rail estencore pl~ls energique que dans l'état de l'art. Comme le montre la figure 2, les parties hachurées llorizon-talement 5 et6 de l'ébauche primaire 1 sortent du pro-fil de la prise de fer (a), contrairement à l'ebauche unique (b) de l'etat de l'art qui s'inscrit totalement dans la prise de fer initiale (a). L'ebauche primaire I permet, lorsque ].e taux de corroyage global est moindre (avec des prises de fer initiales de coulee continue), de compenser le taux de corroyage global reduit par la qualite du corroyage du metal qui est forge plus vigoureusement et plus à coeur, par des pressions directes exclusivement, d'abord en phase de formage primaire, dégrossissage universel primaire et formage secondaire de l'invention, et ensuite selon l'etat de l'art du laminage universel des rails.
Le nombre réduit de passes nec~ssaires pour la former et la forme massive et ramassee de l'ebauche primaire I reduisent les déperditions cle chaleur. La température est plus homogène et le reste plus long-temps dans les différentes parties de l'ebauche pri-maire 1. Pour faciliter le guidage de l'ebauche pri-maire 1 à son entree dans la première passe universel-le, on peut marquer une empreinte longitudinale de faible profondeur dans chacune des faces planes de la deuxième partie ~B) de l'ébauche primaire.
1~1466~
Ainsi que cela a ete mentionne, l'invention apporte egalement des perfectionnements au laminage universel des rails constituant la seconde phase de l'etat de l'art. Le premier de ces perfectionnements est relatif à un dégrossissage universel primaire, le second à une passe roulante non universelle de formage secondaire, d'un type nouveau, en laminage universel des rails, inseree entre le premier perfectionnement et le procede de l'état de l'art. Le troisième concer-ne une nouvelle forme d'ébauche qualifiee de secondai~
re, destinée au laminage universeL des rails selon l'état de l'art. Le perfectionnement apporté à la se-conde p~ase du procéde de laminage universel des rails de l'etat de l'art consiste en un degrossissage univer-sel primaire, fait exclusivement en passes universel-les, sans passes de refoulement. Il s'ecarte donc en cela 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 trois pas-ses du degrossissage universel primaire de l'invention.
Les passes universelles, faites entre des cylindres hori20ntaux 7 et 8 et des galets verticaux 9 et 10, travaillant dans un même plan, sont numérotées de I à
III et leur succession est indiquee par des flèches.
Le profil de la barre entrant dans une passe est des-sine en traits pointilles. Celui de la barre à la sor-tie d'une passe est dessine en traits pleins et sa section de sortie est figuree par ~1es hachures. l,'elar-gissement R1 provoque sur chaque joue du champignon lors de la passe I de l'invention n'est 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 l'invention s'ajoute aux élargissements E1 et E2. La ~14669 figllre 7 montre, à titre de comparaison, le dégrossis-sage mixte universel et non universel de l'état de l'art comportant une sequence de trois passes univer-selles de l'etat de l'art (passes I',III' et V'), cha-que passe universelle etant suivie d'une passe refou-leuse non universelle (passes II', IV' et Vl'). L'elar-gissement provoque sur les joues du champignon lors de chaque passe universelle est supprime par la passe refouleuse qui la suit. Les traits pointillés et pleins, ainsi que les hachures ont ].es mêmes significations que sur la figure 6.
L'elargissement E'i produit par la passe I' de l'état de l'art est supprimé par la passe II' qui la suit et ainsi de suite~ L~un des principes du degros-sissage universel primaire de l'invention est d'assurerle maximum de reduction du metal par pressions direc-tes selon l'axe des YY' (figures 2 et 5~, dans les par-ties C et A de l'ebauche primaire 1 devant respective-ment former le champignon et le patin du rail. Le pa-tin et le champignon qui sont les plus sollicités envoie seront ainsi mieux corroyés par des pressions di-rectes a fortes réductions appliquees selon l'axe du profil le plus sollicite lors de l'utilisation du rail.
L'âme du rail est formee par pressions directes selon l'axe des XX'. La figure 8 montre la section de la barre à sa sortie d'une passe que].conque du dégros-sissage uni.versel primaire. I.a section de la barre est pour les besoins de l'explicati.on subdivisee en par-ties ~'~ B', et C' qui sont issues des parties A,B et C
de l'ebauche primaire 1 et qui formeront respectivement le patin, l'âme et le champignon du rail fini. Les forces exercées sur la i)arre par les galets verticaux et cylindres hori.zontaux sont désignées respectivement par Fp, Fa et Fc lorsqu'elles s'appliquent sur les par-ties patin, âme et champignon de la barre. Selon l'in-L4~6~
vention, on a donné à la partie B de l'ébauche pri.mai-re 1 une largeur qui sera pratiquement celle de l'ame de la barre au cours de la passe I (figure 6) de l'in-vention. Selon l'invention, la formation de l'âme par pressions directes exercée par les Eorces Fa (figure 8) selon l'axe des XX' se fait sans élargisseinent de l'â-me, c'est-à-dire de la partie ~'. La formatiotl de l'a-me par pressions directes e~ercées par les forces Fa selon l'axe des XX' engendre au~ interfaces de la par-tie B' avec les parties A' et C' des forces (fi) et des écoulements de métal qui s'opposent à l'effet des for-ces Fc et Fp dans les parties C' et hors de l'empreinte des cylindres horizontaux. Les flancs des cylindres horizonta~1x exercent de leur côté des forces F'c sur le champignon et F'p sur le patin. l.a formation de la partie C de l'ébauche primaire 1, et plus particuliè-rement des flancs (fc) du champignon, de la table de roulement (tr) et de leurs congés de raccordement est assurée par un profil nouveau donné à la partie acti-ve du galet vertical 10 situé du côte du champignon.
On donne (figure 9) à la partie active du galet ver-tical 10 côtë champignon une courbure telle qu'elle favorise, à partir des points d'attaque successifs Poal, Poa2, Poa3 (figure 10) de l'ébauche primaire 1 par le galet vertical 10, les élargissements E1,E2,E3 ~figure 6) des flancs du champignon.
La courbure de ].a partie nctive du galet ver-tical 10 côte ci-ampignon prese11te, pour ce faire, un profil P1 P2 P3 P4 P5 P6 qui se définit par u1le ou plusieurs formes polynomiales favorisant l'écoulement plastique du métal (figure '3). ~ans une variante, la forme polynnmiale peut etre tel.le qu'elle corresponde à la branche P2 P3 de la parabole eubique du solide d'égale résistance inscrit dans la proEondeur Pr du ga let vertical 10 diminuée du rayon ~ du congé extérieur et dans sa demi-hauteur 2 diminuée de la partie P3 ~4 du fond plat du galet vertical 10. Le profil du galet vertical lO etanL symetrique par rapport à l'axe des YY', il va sans dire que la définition ci-dessus s'ap-plique également à l'autre moitié du profil, à savoir P3 P~ P5 P6. La figure IO montre le galet vertical 10 et la partie C de l'ébauche primaire I pendant la pas-se 1, Poal étant le point d'attaque du galet IO sur l'ébauche primaire 1, Poa2 étant le point de sortie du galet lO sur le flanc ~fc) du champignon. 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 horizontal 7 sont également indiquées. Un autre but est d'empêcher la formation d'aretes sur les congés de raccordement.
I.e rail issu de ]a derniere passe de dégrossissage uni-verse] primaire est lamine entre deux cylindres hori-zontaux supérieur 11 et iriférieur 12 (figure 6 passe IY) 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 liétat de l'art ~figure 7). Le rail y est laminé dans toute sa section avec de fortes réductions, par pression direc~
te selon le plan YY' pour qu'en particulier les parties libres non corroyees dans les passes universelles pré-cedentes I,II et III,part;es libres (figure 11) telLes que les flancs du champig~lorl (fc), les e~trémités du patin (ep), les portees d'éclissage superieures (pes) et inférieures (pei) et leurs congés de raccordement soient soumises à une forte action de forgeage.
A ce stade, le profil obtenu à la passe IV
doit présenter une très bonne caractéristique de symé-trie par rapport au plan YY', d'équilibre des demi-sections des parties patin et champignon, c'est-a-dire la forme genérale définie pour subir les opérations de 12~669 laminage universel de l'etat de l'art du brevet fran-c,ais 1.447.939. Cette ebauche secondaire 13 (figure 11) de l'invention ainsi préparée se caracterise par des bourrelets 14 situés entre les portees d'eclissage 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 réserve 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 portées d'éclissage supérieures et de leurs rayons de raccor-dement pendant 1a passe finisseuse. ~: ~ 146 ~; 9 , This ~ d ~ ande is a divisional of the request no. 395,139 filed January 28, 1982.
. . .
The inventisn is rela ~ ive ~ manufacturing, by universal rolling ~ el, che rails ~ in te fer, -te bridge cranes and other types of similar rails.
Universal rolling of the rails according to the patent ~ rançAis I.447.939 can be broken down into two phases.
The first phase aims at preparation by lamina-conventional age of a single draft which will be trans-form ~ e in rail finished by the universal rolling of the second phase. The preparation of the ~ single bauche in first phase is generally done on two duo cages powerful ~ gro6sis6euses, in 6 to 8 parts ~ e ~.
an initial iron plug of rectangular section (a) (figure t ~
the single blank (b) is gradually closed in grooves res docked with open or rolling 6 (c) to (e) (Figure 3), closed grooves ~ e ~ (f) to (h) and a ~ rolling ring (i). According to the definition of W. TAFEL (Theory ~ nd Pratice of Rolling Steel -Penton Publishing Co, Cleveland, Ohio, 1927), a groove is ou-green or rolling when the angle forms p ~ r the ~ joints of the c ~ nne-lure with the cylinder axis is less than 60 ~. The profile of the blank (b) is, in most cases, similar (Figure 1) to the profile of the finished rail which is also shown in hatched lines. The part of the single blank (b), which will form the mushroom (ch) of the flni rail, has a pro-~ it is curvilinearly elongated ending in a rounding which will form the tread (tr) of the mushroom tu rail; the part which will form the core (am) of the finished rail has a notch profile ~ tr ~ 6 deep6 and the one that forms mera the pad (pa) of the finished rail pre ~ ente a profile which wife of ace near the slopes of skating age (pa) -In universal lamination ~ by demand-according to the state of the art, of a weight of a weight ~ 1, ' ..
12146 ~; 9 ~ 2 per linear meter of 60 kg, from a 1st initial (a) of a weight per linear meter of approx.
ron 55 ~ kg, the rate of wrought iron taking initial (a) to the finished rail, is around 9.2.
The first phase wrought rate, that is ~ -say about roughing by conventional rolling of the initial iron setting (a) to form the single blank (b), is around 3.7. The rate of correction of the second phase, i.e. universal rolling the single draft (b) to obtain the finished rail, is around 2.5. In the second phase of the state of art, the single blank (b) is laminated by repression-alternate elements with widening consistent control constantly maintain the curvature of the fungus IS during the successive deformations of the blank, in combining working in a universal cage, tre four cylinders, with that of a ca ~ e presser duo, so that the enlargements caused by a universal pass be deleted by a pass next presser, without formation of beads.
The disadvantages of the prior art result from the profile given to the single draft (b), of which the constituent masses are practically in rap wearing of those of the finished rail. Because it presents very marked parts, which will become later-the mushroom, the core and the shoe of the rail, the single bauche (b) can only be formed gradually-ment7 practically part after part. This progress-sivity essential presents the disadvantage of multi-fold the number of splines. Since it is general ~
it is not possible to accommodate all the required splines its on the cylinders of a single roughing cage which is usually a duo cage, it is essential sand to provide or use two cages. The cages 9L2 ~ 4 ~ 6; 69 necessary are massive and costly, as well as their cylinders.
As it is not possible, on a single game two pairs of cylinders (a total of 4 cylinders for the two duo coarse cages ~, to prepare and form the unique drafts (b) of all the pro-son of rails of the manufacturing range of the ~ inoir, it is essential to multiply the sets of pairs of roughing cylinders without forgetting the cylinders spare parts necessary, which leads to maintaining a cnnsiderable cylinder stock. Furthermore, the pas-its rougheners f to h (figure 3) made in closed, non-rolling grooves, limiting widening of the product via the side faces grooves, generate significant wear and tear aunt of the grooves. For example, for a uniform rolling versel of ra; ls in which the single blank (b ~ is sided in the first phase using 8 passes in non-universal rolling to be transformed into rail finished in second phase, by universal rolling, a of 6 or 7 passes (universal passes and upsetting) the consumption of cylinders, expressed in kg of cylinder dres per ton of finished rail produced, is].
0.840 kg / tonne for roughing of the uniform blank that (b) in the first non-universal phase, i.e. 0.105 kg / tonne on average per pass, and (), 210 kg / tonne for the second universe phase]. the average 0.035 kg / tonne per pass, i.e. 3; eOis ~ less.
If the average consumption figures per pass can wind may not be an exact reflection of reality; t for each of them, The order of magnitude of consumption 3 times less power per second phase pass universal clearly expresses the disadvantages of the first non-universal phase. Less wear and tear second universal phase passes comes from the fact ; 69 that these passes are all done in rolling grooves.
The profile of the single blank (b ~ can ~ not be ~ re form exclusively in rolling grooves. Can-closed strips are required.
So far, the initial iron uptake ~ a) were obtained by the ingot route. The rate of overall working between the ingot and the finished rail, reliable according to local conditions, was general-far superior to the minimum so far judge releasable for metallurgical reasons, this minimum wrought rate being of the order of 2Q for the rails laminated by the conventional method in which is mainly wrought in can-closed ribs whose forging effect on the cham-gable and the shoe of the rail is weak, when it is compare to that of universal rolling. The ingot way is currently being abandoned, favor going continuous flow, more economical, which allows directly tell the initial iron intake ~ a). The continuous flow, however, has some drawbacks which are inherent in the process itself, in its implementation technology and the economy of sound exploitation. The compromises that must be made to reduce investment and operating costs tion are the cause of certain disadvantages which wind become critical for the manufacture of ~ rails.
A continuous flow can only deliver a number initial iron intake limit. These iron intakes initials usually arrive at lam; black with rails with their integral solidification structure, contrary-the initial iron intake from the lineal route got, whose solidification structure has already been considerably modified by rolling upstream, in a blooming. We know that the overall rate of wrought ~ ingot section ~ of a rail rolled from a metal finished rail section ~ 14669 from the ingot route is generally between 70 and 80. For rails rolled from an iron grip initial continuous casting, it is generally accepted ~
you that the overall corrbyage tau ~ can be around IS. Optimizing the economy of all manufacturing process from continuous casting naked, as well as the inherent metallurgical limits with continuous casting hardly increase the overall rate of correction beyond 15. The rate of overall working being independent of the process used to laminate the rails, it is not possible to grow its value. This being so, may consider compensate for its reduced rate by the quality of the wrought, mainly that applied to the fungus and the rail pad.
Non-universal rolling does not allow improve the quality of the wrought in the parts of the section intended to form the skate and the mushroom.
The universal rolling of the state of the art, by its rate direct wrought of approximately 2.5, applied during its second phase, that is to say its universal phase, already improves to some extent the quality of wrought of all parts of the rails, including the tin and the fungus. It would be desirable in the-universal mining to increase the share of the rate of cor-direct roving, but it is not possible in the state of art, because of the profile of the unique blank (b) which requires, for its training, the use of cane-lures closed (f) to (h) (figure 3) working the metal predominantly by indirect pressures on the parts of the rail that would need it most to be wrought in direct pressures, namely the mushroom and skate. Increase the section of the single bauche (b) to increase the share of the direct working of the second phase of uni-rolling 12 ~ 4 ~ 69 rails, would not bring a sensitive improvement, because that would lead to increase the section of the initial iron intake (a) which cannot, in the current state of the art of continuous casting naked, to be increased beyond a certain limit, to metallurgical reasons for solidification. Else apart, continuous casting does not yet allow directly draw a single draft (b) of a section such that it can be made into finished rail with an overall curling rate of 15 applied by pressing direct sions only in universal rolling of the second phase.
The object of the invention is to alleviate, according to the case, all or part of the inconveniences resulting from the pro-single blank wire (b), by two new rail blank profiles for universal rolling allowing:
- from an initial iron intake (a) obtained by ingot or by continuous casting, on the one hand, reduce the number of splines of the first non-universal phase and, on the other hand, totally override the closed grooves, - from the beginning to the end of the rolling process, to correct metal by direct pressure for amé
improve, by more vigorous forging, the quality of produced rails and, in the case of metal casting, continuous, to compensate for the reduced overall rate of wrought by a best quality wrought applied exclusively by direct pressure, - increase the share of universal rolling proper in the overall curling rate for improve the quality of the wrought parts ~ u rail such as the mushroom and the skate, - its direct production by continuous casting and, consequently, its integral working by lamina-universal age, 12 ~ 4 ~; 69 - to decrease the number of cages required at the first non-universal phase, or even delete them completely, - to save on tools and cylinders.
The objects of the invention are achieved because what is proposed a primary draft, direct outcome-continuous casting or obtained by degxossis-wise to take an already preformed initial iron intake or rectangular section, itself from the casting ingot or ingot, the primary bauche is defining by:
- substantially flat faces, the faces neighbors being connected by rounding, - a symmetry with respect to a plane ~ ongitu-dinal passing through its largest dimension, this plane of symmetry also being that of the finished rail, - a section substantially in the form of a T majus-can be subdivided for the needs of the description and functionally in three parts:
~ 20. The first part, polygonal including five flat faces, two of which are parallel to the plane of symmetry and one is perpendicular to it cular, the plans containing the other two faces being intersecting on the same right of the plane of symmetry, . the second part, rectangular section preferably contiguous to] .a first part comprising two sides preferably parall ~ -them in the plane of symmetry, said faces for before being marked with longitudinal imprints intended to facilitate the guiding of the blank primary when entering the first pass universal, . the third part, of trapezoidal section, contiguous to] .a second part, comprising 12 ~ 466g three faces, one face being perpendicular at the plane of symmetry, the planes containing the other two faces being dry on the same right of the plane of symmetry.
- a variation in section thickness, of a end to the other, always being done in the same meaning, that is to say increasing or decreasing according to the end from which we start The invention also relates to a method of primary forming of an initial iron intake which can be rectangular or have already been preformed, in a rolling groove, in order to obtain the blank primary defined above.
The invention also relates to a use of said blank, namely a universal roughing primary, in one or more passes, of the blank primary, without delivery passes, with strong reductions and high elongations, working the first and third parts predominantly, in the direction of the axis of symmetry of a section of the pro-spun to vigorously bend them to the core, to scramble and destroy their structure of solidi-fication, by rounding the face to the free end of the third part using a vertical roller special profile, while promoting expansion of the two other sides of the third part to round them off.
Advantageously, the profile given to the part active vertical roller side mushroom, is defined by one (or more) polynomial form.
This can be as it corresponds res-respectively to one and the other of the branches of the cubic rim of the solid of equal resistance inscribed in the depth of the pebble dim; cloud of the radius of the leave outside and in its half height reduced by the tie from the flat bottom.
The process of the invention is advantageously followed by secondary forming of the secondary blank, in rolling groove, in one or more passes, with the application of significant reductions on all are the parts of the laminated profile except on the tsble of bearing and base of the skate.
Advantageously, this process is designed to obtain a secondary draft, formed from the bar from primary universal roughing, of which the masses are practically in the ratio of those of the finished rail, and distinguished from the single draft b state of the art by:
. beads at the side connections of the mushroom with the splitting slopes superior, . concave mushroom sides, . a flattened tread table, . a section closer to that of the rail finished.
The process including secondary forming can still be followed by conventional rolling of the secondary blank and thus form a per-manufactured from universal rolling of the rails comprising:
. when the initial iron intake is already ~
preformed or is of rectangular section, a primary forming phase of a blank primary, . a primsire universal roughing phase primary draft, . a secondary form ~ ge phase of a draft secondary, . a rolling phase of the secondary blank re by the universal process of the state of art, to produce the finished rail.
The characteristics of the invention stand out 1214 ~ i69 from the description below of realizations pre-ferential. The description is made with reference to the accompanying drawings for which:
- Figures 1 and 2 represent comparative-is lying :
Figure 1: in the universal rolling process State of the art, profile (a) of the initial iron intake tial of rectangular section, the profile (b) of the ~ e-unique state-of-the-art sketch, in hatching the sec-tion of the finished rail, the axis of symmetry of the finished rail is designated by YY 'and its neutral axis by XX'.
Figure 2: in the present invention, the profile of the initial iron grip of rectangular section (a), the profile of the primary blank 1 of the invention, in hatching the section of the finished rail and finally the profile of the secondary blank 13 of the invention.
- Figures 3 and 4 show comparative-is lying :
Figure 3: in the universal rolling process the state of the art, the roughing of a plug of ~ er initial (a) of appropriate section, not shown.
Figure 4: in the present invention, the groove 2 for forming the primary blank 1 from a pri-se of initial iron already preformed or of cross section appropriate tangular, not shown.
- Figure 5 shows the cross-section the of the primary blank 1 subdivided into three parts A, B and C, for the purposes of its description.
- Figure 6 shows schematically the universal primary roughing of the invention ~ in three passes I to III, as well as the forming pass IV
secondary according to the invention, of the secondary blank 13 of the invention.
- Figure 7 shows schematically ~ the universal rolling pass sequence according to the 121466 ~
"
state of the art (the finishing pass not being represented sentee).
- Figure 8 schematically represents a universal primary roughing pass of the invention tion with indication of Eorces applied on and in the primary draft 1.
- Figure 9 shows schematically the pro-wire according to the invention of the active part of the roller vertical mushroom side.
- Figure 10 shows schematic1Dent and partially a part of the upper horizontal cylinder laughing, a portion of the primary blank 1 as well that a portion of the rail head in the pOSitiOL1S
attack a and exit s from passes I and II of primary universal roughing of the invention.
- Figure 11 is an enlargement of the re-presentation of the IV secondary training pass the invention of Figure 6;
To achieve some of the fixed goals, the e-primary bauche 1 of the invention (FIGS. 5 and 2) preferably only has planar faces connected by rounding. It has a section T-shaped layer that can theoretically be sub-divide, for functional reasons and for needs of its description, in three designated parts by A, B and C. Part A which corresponds to the small branch of the T, is of polygonal section. It prefigures re the shape of the shoe (pa) of the finished rail. The big one branch of T can be subdivided into u1le 1) artie cen-trale 13, of se ~ tio1l sensibl ~ ment rectanyu1aire, conti-for 1a part A, and 1lne part (con ~ iguë a part 13, trapezoidal section l) iseautëe de its free side. The profile of the first draft mayor l is symmetrical with respect to a horizontal plane tal represents by its trace YY 'on the plane of the 146 ~
section of the primary draft 1. The plan and its trace YY ', designated below respectively by plane and axis of symmetry YY ', are also the plane and the axis of sy-metric of the section of the initial iron intake (a) and finished rail. Part A of the primary draft I
is the only one to be slightly preformed. It com-takes five preferentially flat faces. Two sides are parallel to the plane of symmetry YY ', one is perpendicular. The plans containing the other two faces intersecting it on the same line. The part B, which is not preformed, has two prefe-essentially plane and parallel to the plane YY '. If we compare it to the corresponding part of the draft unique (b) of the state of the art, part B has a thick seur which differs from eu from that of the initial iron intake tial (a) and even less that of part A.
Part C preferably includes a face plane, perpendicular to the YY 'plane and two flat faces inclined nes whose planes containing them cGure on the same right of the plane YY ', on the free side of part C. Therefore, the thickness of this part tie C, which is identical to that of part B at llin-terface of the two parts, decreases according to a constant slope aunt to the free side of part C. The profile gives born in primary draft I is as close as possible ble of the rectangular profile compatible with the traces linked to the flow of metal] or lami-consecutive universal swimming ~. (unlike 1 ~ draft unique (b) of the state of the art, for the primary draft re I of the invention, the variation in thickness from one end to the other is almost always done in the same way.
Primary blank I is formed in a cane Rolling lure 2 of the invention, as shown in Figure 4, from an initial iron intake 1 ~ 14669 possibly preformed or of appropriate section (a), not shown. Initial iron intake ~ a) can be obtained directly by continuous casting, or by the ingot channel. One of the considerable advantages provides the prima draft; re] appears clearly from the comparison of the roughing of the single blank (b) (Figure 3) and the primary forming of the primary blank I (Figure 4). From the same initial iron intake of appropriate section, a single groove is sufficient (can-groove 2) to form the primary blank I of the invention tion, while it takes 6 to 8 to form the blank unique (~) state of the art. I. primary draft 1 allows therefore the removal of six grooves including 3 closed generating significant wear. This reduction in number of splines has a huge impact on manufacturing costs and investment costs of a rail rolling mill.
The decrease in the number of splines - and over-all the removal of the generative closed grooves heavy wear, such as flutes (f), (g) and (h) (Figure 3) - significantly reduces the consumption of cylinders per tonne of rail produced.
The service life of the groove 2 higher than that the grooves (f ~ to (h), increases the du-number of rolling campaigns and the service life of the cylinders. Longer cylinder life allows reduce the necessary inventory. The decrease in necessary stock can be optimized by housing on a same set of cylinders (or two sets of cylinders depending the case) a greater number, vo ~ ire even the totality grooves 2 for primary forming of primary blanks mayors 1 needed to run the whole program for manufacturing rails of a rolling mill. While on a universal rail train with two cages duo fatteners we could, on very rare ex-1 ~ 214 ~ i69 , ~, ceptions close, form the ~ single bauche (b) than a sole pro ~ it rail, the invention can allow, in function of the length of tab] e of the cylinders, of lo-manage a plurality of splines 2 to form the total 1 or most of the primary blanks 1 of the rail profiles in the train production range universal ~ rails. Furthermore, if we took the precau-tion to provide grooves for reduction of the initial rail, the railroad can be powered te in initial iron sockets of any section in particular the same for a large number of profiles rails, which is a considerable advantage as much as possible to make the production sector profitable upstream (ingot or continuous casting). It is equal-ment en ~ isageable, for reasons of economy of ex-use only one duo cage for form the primary outline 1. This unique duo cage, which doesn't have to be as expensive as a ca2e degros-sisseuse called breakdown, can be, for example, a Upright cage of the universal part of the train rails, preferably placed upstream of the first universal cage.
In the case of a new train, the investment necessary would be greatly diminished by the removal of a cage and its auxiliaries (motors, roller train, space saving, etc.). The-that the given examples sufficiently show the ways to explore to get the maximum benefit from the plan economic possibilities offered by the first draft mayor 1 so that there is no need to enu-merge exhaustively and tediously in all possible cases. The Benefits primary draft 1 on the metallurgical plane meri-also try to stop there. It allows lami-exclusive metal by direct pressure, this which was not the case Until now with the outline ~ b). For a metal from the ingot channel and for an unchanged overall wrought ratio, the draft primary I improves the quality of the wrought because it is done by direct pressure exclusive-is lying. Furthermore, as it is clear from the Figure 2, the height 3 of the primary blank I being greater than the largest dimension 4 of the socket initial iron (a), the subsequent working of the par-ties constituting the mushroom and the shoe of the rail is still pl ~ ls energetic than in the state of the art. As shown in figure 2, the hatched parts llorizon-5 and 6 of the primary blank 1 leave the pro-wire of the iron plug (a), unlike the blank unique (b) state of the art that fits fully in the initial iron intake (a). The primary draft I allows, when] .e overall correction rate is lesser (with initial cast iron intakes continuous), to compensate for the overall rate of wrought reduced by the quality of the metal working which is forge more vigorously and more at heart, by direct pressure exclusively, first in the primary forming, primary universal roughing and secondary forming of the invention, and then according to the state of the art of universal rail rolling.
The reduced number of passes required for the form and the massive and collected form of the blank primary I reduce heat loss. The temperature is more homogeneous and the rest longer-time in the different parts of the first draft mayor 1. To facilitate the guiding of the first draft mayor 1 when entering the first universal pass-the, we can mark a longitudinal imprint of shallow depth in each of the flat faces of the second part ~ B) of the primary blank.
1 ~ 1466 ~
As has been mentioned, the invention also brings improvements to rolling universal rails constituting the second phase of state of the art. The first of these improvements relates to a primary universal roughing, the second to a non-universal forming pass secondary, of a new type, in universal lamination rails, inserted between the first improvement and the state-of-the-art method. The third concert do a new form of draft qualified as secondai ~
re, intended for universalL rolling of rails according to state of the art. The improvement brought to the se-conde p ~ ase of the universal rolling process of the rails state of the art consists of a universal roughing primary salt, made exclusively in universal passes-them, without delivery passes. It therefore deviates in that of state of the art teaching which indicates the alternation of universal passes and passes upsetting machines.
Figure 6 shows a three-step sequence its primary universal roughing of the invention.
Universal passes, made between cylinders horizontal 7 and 8 and vertical rollers 9 and 10, working in the same plane, are numbered from I to III and their succession is indicated by arrows.
The profile of the bar entering a pass is sine in dotted lines. The one from the bar to the exit tie of a pass is drawn in solid lines and its output section is shown by ~ 1 hatch. l, 'elar-slip R1 causes on each cheek of the fungus during the pass I of the invention is not deleted by the next pass. On the contrary, it is accentuated by the additional widening E2 of pass II of the invention. Widening E3 of pass III of the invention is added to the enlargements E1 and E2. The ~ 14669 figllre 7 shows, for comparison, the rough universal and non-universal mixed sage from the state of art with a sequence of three universal passes state of the art saddles (passes I ', III' and V '), each that universal pass being followed by a repush pass non-universal leuse (passes II ', IV' and Vl '). The elar-sliding causes on the cheeks of the fungus when of each universal pass is deleted by the pass presser that follows it. The dotted and solid lines, as well as the hatching have the same meanings as in figure 6.
The enlargement E'i produced by the pass I ' state of the art is deleted by pass II 'which follows and so on ~ One of the principles of degros-universal primary weaving of the invention is to ensure the maximum reduction of the metal by direct pressures your along the axis of YY '(Figures 2 and 5 ~, in the par-parts C and A of the primary blank 1 in front respectively-form the mushroom and the shoe of the rail. The pa-tin and the mushroom which are the most requested sends will be better corrected by di-straight with strong reductions applied along the axis of most stressed profile when using the rail.
The core of the rail is formed by direct pressures along the XX 'axis. Figure 8 shows the section of the bar at its exit from a pass that] .conque du décos-uni-versel primary weaving. The section of the bar is for the purposes of explanation, subdivided into parts ties ~ '~ B', and C 'which come from parts A, B and C
of primary blank 1 and which will respectively form the shoe, the core and the head of the finished rail. The forces exerted on the i) rear by the vertical rollers and horizontal cylinders are designated respectively by Fp, Fa and Fc when they apply to the par-skate, soul and mushroom ties. According to the-L4 ~ 6 ~
Attention, we gave to part B of the draft pri.mai-re 1 a width which will be practically that of the core of the bar during pass I (figure 6) of the vention. According to the invention, the formation of the soul by direct pressures exerted by the Eorces Fa (figure 8) along the XX 'axis is done without widening the â-me, that is to say from the part ~ '. The formatiotl of the a-me by direct pressures e ~ ercées by forces Fa along the axis of XX 'generates at ~ interfaces of the par-tie B 'with parts A' and C 'of the forces (fi) and metal flows that oppose the effect of these Fc and Fp in parts C 'and outside the footprint horizontal cylinders. The sides of the cylinders horizonta ~ 1x on their side exert forces F'c on the mushroom and F'p on the skate. the formation of the part C of the primary blank 1, and more particularly the sides of the fungus (table) bearing (tr) and their connecting leave is ensured by a new profile given to the active part ve of the vertical roller 10 located on the side of the mushroom.
We give (figure 9) to the active part of the green roller tical 10 side mushroom a curvature as it favors, from successive attack points Poal, Poa2, Poa3 (Figure 10) of the primary blank 1 by the vertical roller 10, the enlargements E1, E2, E3 ~ Figure 6) sides of the fungus.
The curvature of]. Has the nctive part of the green pebble tical 10 rib ci-ampignon prese11te, to do this, a profile P1 P2 P3 P4 P5 P6 which is defined by u1le or several polynomial forms promoting flow metal plastic (figure '3). ~ in a variant, the polynnmial form can be such that it corresponds to the branch P2 P3 of the eubic parabola of the solid of equal resistance inscribed in the depth Pr of the ga vertical let 10 minus the radius ~ of the external leave and in its half-height 2 reduced by the part P3 ~ 4 of the flat bottom of the vertical roller 10. The profile of the roller vertical lO etanL symmetrical about the axis of the YY ', it goes without saying that the above definition applies also applies to the other half of the profile, namely P3 P ~ P5 P6. Figure IO shows the vertical roller 10 and part C of the primary blank I during the step-se 1, Poal being the point of attack of the IO roller on primary blank 1, Poa2 being the exit point pebble lO on the side ~ fc) of the fungus. We notice quera that for the pass II the point Poa2 becomes point of attack and Poa3 will be the exit point and and so on. The positions of the horizontal cylinder 7 are also indicated. Another goal is to prevent the formation of edges on connecting leave.
The rail from the last roughing pass pours] primary is laminated between two horizontal cylinders upper 11 and lower 12 zontals (figure 6 pass IY) of which only the active part is represented. The pass IV of the invention is not a repression pass ment of the type of passes II ', IV' and VI 'of the state of art ~ figure 7). The rail is laminated to it in all its section with strong reductions, by direct pressure ~
te according to plan YY 'so that in particular the parts free uncorrected in the universal passes pre-cedentes I, II et III, part; es free (figure 11) such that the sides of the champig ~ lorl (fc), the e ~ hoppers of skid (ep), the upper joint spans (pes) and below (pei) and their connecting leave are subjected to a strong forging action.
At this stage, the profile obtained in pass IV
must have a very good symmetry characteristic sorts with respect to the plane YY ', of equilibrium of the half sections of the skate and mushroom parts, i.e.
the general form defined to undergo the operations of 12 ~ 669 universal rolling of the state of the art of the French patent c, ais 1.447.939. This secondary blank 13 (Figure 11) of the invention thus prepared is characterized by beads 14 located between the jointing surfaces upper ~ pes) and the sides of the fungus (fc) as well if by a concave shape of the sides 15 of the field gnon. These beads and this concave shape constitute a metal reserve which, maintained and refined by the action of the delivery passes II ', IV' and VI ', will accurately form the rail profile finished at the sides of the mushroom, the litters of the upper joint and their connecting radii dement during the finishing pass.
Claims (7)
- 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 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 à former respectivement l'âme et le champignon du rail, - son profil 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, - la variation d'épaisseur de sa section, d'une extrémité à l'autre, se fait toujours dans le même sens;
b) l'ébauche primaire est dégrossie exclusivement en universel, sans passe de refoulement, c) les réductions appliquées et les allongements sont conjugués pour que les forces internes engendrées par les pressions des cylindres et galets sur l'ébauche primaire y provoquent des mouvements internes du métal dans le plan de travail des cylindres et des galets, d'une part de la portion centrale de la deuxième partie (B) de l'ébauche primaire vers ses première et troisième parties (A et C) et, d'autre part, des portions des première et troisième parties (A et C) de l'ébauche primaire en contact avec les cylindres et galets, lesdits mouvements de métal étant centrés vers les coeurs des première et troisième parties (A et C) pour y brouiller et détruire, par leurs collisions, la structure de solidification, d) il est donné à la partie active du galet vertical côté champignon un profil curviligne (Pl,P2...P6) tel que les portions des faces de la troisième partie (C) devant former la table de roulement des portions des flancs du champignon ainsi que les épaulements de roulement qui les raccordent soient arrondies, e) les réductions et allongements appliqués ainsi que les profils donnés aux parties actives des cylindres et galets favorisent par prépondérance le corroyage de la troisième partie (C) de l'ébauche primaire ainsi que l'élargissement des portions de ses faces devant former les flancs du champignon du rail. 1. Method of universal rolling of rails having a skate, a soul with splinting slopes, a cham-gable comprising a tread, sidewalls and shoulders, by means of at least one universal pass saddle made between two horizontal cylinders and two vertical rollers located in the same plane and having given profiles, at least one presser pass made ink two horizontal cylinders and possibly one vertical roller, these universal and upsetting passes being alternated, then a semi-universal finishing pass saddle made between two horizontal cylinders and one vertical roller, characterized in that a) a primary blank is used, having the following characteristics:
- it has substantially faces planes, the neighboring faces being connected by rounded, - it has a section in general form of capital T with three distinct parts (A, B and C), the first part (A), consisting of small branch of the T, being intended to form the skate of the rail, the second and third parts (B and C), formed by the large branch of the T, being intended to form respectively the core and the head of the rail, - its profile is symmetrical with respect to a longitudinal plane (YY ') passing through its largest dimension, - the first part (A), of section polygonal, includes five planar faces, two of which are one parallel to the plane of symmetry (YY ') perpendicular, the planes of the other two faces being secants on the same line of the plane of symmetry (YY '), - the second part (B), of section rectangular, contiguous to the first part (A), includes two plane faces, parallel to the plane of symmetry (YY '), - the third part (C), adjacent to the second part (B), includes three flat faces, one being perpendicular to the plane of symmetry (YY '), the planes containing the other two faces intersecting on the same line from the plane of symmetry (YY ') to the side free from third part C, - the variation in thickness of its section, from one end to the other, is always done in the Same direction;
b) the primary blank is roughed exclusively universal, without delivery pass, c) the reductions applied and the elongations are combined so that the forces internals generated by cylinder pressures and rollers on the primary blank cause internal movements of the metal in the worktop cylinders and rollers, on the one hand of the portion central of the second part (B) of the draft primary to its first and third parts (A and C) and, on the other hand, portions of the first and third parts (A and C) of the primary draft in contact with cylinders and rollers, said metal movements being centered towards the hearts of first and third parts (A and C) to scramble and destroy, through their collisions, the structure of solidification, d) it is given to the active part of the roller vertical mushroom side curvilinear profile (Pl, P2 ... P6) such that the portions of the faces of the third part (C) to form the table rolling of the sides of the mushroom so than the bearing shoulders that connect them are rounded, e) the reductions and extensions applied as well as the profiles given to the active parts of cylinders and rollers predominantly favor the working of the third part (C) of the draft primary as well as widening portions of its sides to form the sides of the rail head.
champignon du rail une courbure définie par une forme polynomiale favorisant l'écoulement plastique du métal. 2 The method of claim 1, characterized in what we give to the curvilinear profile of revolution of the active part or groove of the vertical roller on the side rail head a curvature defined by a shape polynomial favoring the plastic flow of metal.
champignon. 3. The method of claim 2, characterized in what the polynomial form is such that it corresponds lays on the branch (Pl, P2; P4, P5) of a parabola cubic defined as a function of depth and height of the vertical roller groove on the side mushroom.
en ce qu'il comprend, en outre, un formage secondaire d'une ébauche secondaire, ce formage secondaire étant fait dans une cannelure roulante qui lamine toutes les parties de la section de l'ébauche primaire dégrossie, à
l'exception de la table de roulement proprement dite et de la base du patin. 5. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises secondary forming a secondary blank, this secondary forming being made in a rolling groove which rolls all parts of the roughed primary blank section, at the exception of the rolling table itself and from the base of the skate.
une barre dégrossie dont les masses constitutives sont pratiquement dans le rapport de celles du rail fini, caractérisé en ce que le formage est conduit de manière à créer des bourrelets aux raccordements des flancs du champignon avec les pentes d'éclissage supérieures, des flancs de champignon concaves et une table de roulement de forme aplatie. 6. Method according to claim 5, applied to a sided bar whose constituent masses are practically in the ratio of those of the finished rail, characterized in that the forming is carried out so to create beads at the connections of the sides of the mushroom with the upper sides, concave mushroom sides and a tread flattened.
Priority Applications (1)
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1985
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