EP0098658B1 - Procédé de fabrication de fil métallique, fil métallique ainsi obtenu et unité de production utilisée pour appliquer ce procédé - Google Patents

Procédé de fabrication de fil métallique, fil métallique ainsi obtenu et unité de production utilisée pour appliquer ce procédé Download PDF

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Publication number
EP0098658B1
EP0098658B1 EP83200981A EP83200981A EP0098658B1 EP 0098658 B1 EP0098658 B1 EP 0098658B1 EP 83200981 A EP83200981 A EP 83200981A EP 83200981 A EP83200981 A EP 83200981A EP 0098658 B1 EP0098658 B1 EP 0098658B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wire
rolling
section
station
cross
Prior art date
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Expired
Application number
EP83200981A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0098658A1 (fr
Inventor
Leon Rafael Lucienne Gerard Cloostermans-Huwaert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lamitref Aluminium
Original Assignee
Lamitref Aluminium
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lamitref Aluminium filed Critical Lamitref Aluminium
Priority to AT83200981T priority Critical patent/ATE22403T1/de
Publication of EP0098658A1 publication Critical patent/EP0098658A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0098658B1 publication Critical patent/EP0098658B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/18—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C9/00—Cooling, heating or lubricating drawing material

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing aluminum wire or an aluminum alloy of reduced section from raw wire of larger section, according to which the section of the raw wire is first reduced to an intermediate section by subjecting it to rolling in a rolling part with several cages forming part of a production unit also comprising a drawing part and the section reduction is then continued continuously, in the drawing part of this production unit by wire drawing to the desired section.
  • the raw wire which is transformed according to the process is a wire coming from a hot rolling or extrusion, for example a wire obtained by continuous casting and subsequent hot rolling.
  • the standard diameters of this raw wire are normally 15, 12 or 9.5 mm and the diameter of the raw wire must be reduced by the above process.
  • Such a process is known from FR-A-2421 009.
  • the raw wire is heated continuously, then is subjected to hot rolling in a rolling mill composed of several cages, after which the wire is cooled and subjected to a light drawing in a single die.
  • the aim of this known process is in fact to avoid the drawbacks of the wire drawing alone which was used to transform the raw wire into finished wire.
  • the risk of wire breakage during drawing is quite high.
  • the wire can indeed be easily overloaded, in particular when the latter is made of aluminum alloy.
  • too high axial tensile tensions can be created in the wire and structural damage can arise in this wire.
  • the surface area of the wire is subjected to sliding stresses during drawing, which can lead to surface damage, especially in combination with material imperfections and / or friction and / or eccentricity of the wire in the sector.
  • Each step of the drawing also causes an increase in the temperature of the wire. As between the various steps, the cooling of the wire is limited, the temperature of the wire increases step by step, this increase being all the greater the higher the speed of the wire. Too much heating would result in a rupture of the lubricant layer surrounding the wire which could cause surface faults. This heating limits the speed of the drawing.
  • Rolling avoids these drawbacks.
  • the introduction of a new wire into a rolling unit is very simple.
  • the risk of wire breakage during rolling is much lower than during drawing.
  • Rolling causes much less sliding stress on the surface of the wire and the risk of damage to the surface of the wire is much lower than during wire drawing.
  • rolling creates a much lower temperature rise than wire drawing.
  • the friction energy in rolling is generally not more than 15% of the deformation energy.
  • the warming at each rolling step is much less.
  • the heat generated can easily dissipate in the cylinders, so that cooling is more important. As a result, there is practically no heat accumulation in the wire during the different steps of a rolling operation.
  • the surface of the wire obtained by rolling is of a significantly worse quality than that of a wire obtained by drawing.
  • the method according to FR-A-2 421 009 comprises a slight adjustment of the section and of the surface of the wire using a die.
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks and to provide a method and a unit for manufacturing metal wire which allows to obtain a good quality yarn with the desired technical characteristics.
  • the wire is first subjected to cold rolling in the rolling part using an aqueous suspension as lubricant, remnants of suspension of the wire are removed using a jet of compressed air between the rolling part and the drawing part, and the wire is then subjected to the drawing in several steps in a sliding and multi-step drawing unit, the first step of the reduction by drawing being carried out using a roller die, called "roller-die".
  • DE-A-2 025 640 describes a rolling mill which avoids or minimizes subsequent drawing.
  • the process applied using this rolling mill therefore does not include drawing or in any case no drawing with several steps, like the process according to FR-A-2 421 009 above.
  • the rolling mill according to DE-A-2 025 640 does not include any die, the possible re-threading in a single step is not done continuously in the same production unit.
  • the wire is subjected to cold rolling in a rolling part with several cages with reduction of fixed section.
  • the section is reduced by drawing in a drawing part with constant elongation in steps.
  • the wire is wound after the drawing with a winder.
  • the wire is lubricated during the first step of reduction by drawing with oil which is circulated in a circuit completely independent of the oil circuits which used to lubricate the wire in the other no wire drawing.
  • the invention also relates to a production unit for manufacturing aluminum wire or an aluminum alloy from raw wire of larger sections, this unit comprising a multi-pitch rolling part and a wire drawing part, the rolling part comprising lubrication means using an aqueous suspension, this production unit being characterized in that it has a compressed air injection head mounted between the rolling part and the drawing to remove most of the suspension from the wire and in that the drawing part comprises several dies, the first of which is a roller die, this drawing part comprising lubricating oil circuits for the dies, the circuit d lubricating oil for the roller die being completely separated from the lubricating oil circuits for the other die.
  • the wire 1 is extended to an intermediate diameter in a cold rolling part, generally designated by the reference numeral 2 in FIG. 1.
  • This rolling part is a rolling unit of the type with several cages 3, with constant reduction or fixed by cage.
  • Such rolling units are known per se and are therefore not described in detail below.
  • Such a particularly suitable unit is described in the article "Microrolling: cold rolling wires of unusual diameters "by G. Properzi in” Wire journal “of December 1979 and such a unit is put on the market by the company Continuus SPA of Milan and designated as” Micro Rolling Mill ".
  • the number of cages 3 of the laminating unit 2 depends on the diameter of the wire 1 supplying the unit and on the diameter of the wire 1 leaving the unit.
  • the rolling unit can moreover easily be adapted to other standard diameters of the wire 1 by removing or adding one or more pairs of cages 3 at the inlet end of the unit 2. When another diameter wire 1 coming out of the unit is desired, just remove or add one or more cages 3 to the outlet end of unit 2.
  • the standard wire diameters from hot rolling are 15, 12 and 9.5 mm.
  • the laminating unit 2 is preferably constructed in such a way that, to pass from a diameter of 15 mm to a diameter of 12 mm of the wire 1 or to pass from a diameter of 12 mm to a diameter of 9.5 mm of the wire, it suffices to remove each time two cages 3 at the entry end of the rolling unit 2.
  • This rolling unit 2 can for example be made up of eight cages, the reduction in cross section of the wire being 20% per cage in the first four cages and 30% per cage in the other cages. With the diameters of the above-mentioned wire 1, and with eight, six and four cages 3 respectively, the diameter of the laminated wire is 4.75 min. By removing the last and penultimate cages 3, a wire 1 with a diameter of 6.75 mm is obtained.
  • the cylinders of the different cages 3 are preferably driven by a mechanical chain using a single DC motor.
  • the section of the wire 1 can also be modified in shape during a rolling operation in a stand 3, but preferably the wire 1 leaving the part 2 has a round section.
  • a production unit is used for this purpose comprising between the rolling part 2 and the wire drawing part 4 an accumulator 5.
  • This accumulator is of a known construction and is therefore not described in detail below.
  • the drawing part 4 is a unit of the sliding type and with different steps with a constant elongation at each step. This extension depends solely on the construction and in particular on the sector.
  • the drawing part 4 is preferably driven using a DC motor.
  • the drawing unit comprises a number of successive dies 6 or 7 each followed by a capstan 8.
  • the first die 6 located at the entrance to the unit is not like the other dies 7 a normal die but a roller die also called "Roller-die”.
  • the drawing part 4 can therefore be formed from a known drawing unit with normal dies, the first die of which is replaced by a rolling die, also known per se. Neither this roller die nor this drawing unit will therefore be described in detail below.
  • the following units placed on the market are particularly suitable for the application of the method according to the invention after the first normal die 7 has been replaced by a roller die 6: the drawing unit type H 750 from the company Machinenfabrik Herborn, the unit of type 8-DXT-550 from Hi-Draw Machinery Limited, and the machine of type KDA from Bekaert.
  • roller die 6 for the first wire drawing instead of a normal die has the reason that in the rolling part 2 the wire is lubricated with an aqueous suspension as is normally the case in the rolling units, while in the drawing part 4, the wire 1 is lubricated and cooled with oil as will be described below.
  • this oil is incompatible with the water in the suspension.
  • the combination of rolling and wire drawing therefore poses the problem of eliminating all traces of suspension of the wire 1 between the rolling part 2 and the wire drawing part 4 or at least the normal dies 7 of this part of wire drawing 4.
  • the wire 1 may still have traces of suspension. These traces are removed by the oil with which the roller die 6 is lubricated. This oil is circulated in a closed circuit. This oil is pumped from a reservoir 10 through the line 11. This oil returns to the reservoir 10 through the return line 12. This closed circuit is completely independent of the oil used to lubricate the other channels 7. The slightest trace of water in the latter oil could indeed disturb the drawing by the dies 7. A roller die is on the other hand less sensitive to traces of water in the lubricating oil and it is for this reason that the first die 6 should preferably be a roller die.
  • Both the dies 7 and the capstans 8 are lubricated and cooled by oil which is pumped from a reservoir 13. This oil is supplied by lines supplied 14 to the dies 7 and by lines 15 on the capstans 6. Each pipe 15 is provided with a valve 16 which can be controlled remotely. All the oil is collected on the bottom of the wire drawing unit and returned to reservoir 13 through return line 17.
  • the oil returning to the reservoir 13 has been reheated.
  • the oil in the reservoir 13 is continuously cooled by returning it in a closed circuit through a heat exchanger 18.
  • the wire 1 is wound using a winder 19, with automatic reel change.
  • This winder 19 is also driven using a DC motor.
  • Such winders are known per se and are therefore not described in detail below.
  • an accumulator 20 With the help of which a possible difference is compensated for between the speed of exit of the wire 1 from the drawing part 4 and the speed of winding of the wire 1 by the winder 19.
  • the rolling part 2, the accumulator 5, the drawing part 4, the accumulator 20 and the winder 19 are mounted in line in the production unit.
  • the process described above is particularly suitable for aluminum or aluminum alloy wires.
  • the following wires indicated according to the specification of the Aluminum Association, are particularly suitable for the application of the method according to the invention: 1.100, 1.199,1.350, 1.370, 2.011, 2.017, 2.024, 2.117, 4.043, 5.005, 5.052 , 5.056, 5.356, 6.053, 6.061, 6.110, 6.201 and 6.262.
  • the reduction in cross-section of the wire by drawing is also less.
  • the result is a reduction in wire overload, both on the surface and inside.
  • There is less increase in wire temperature during the process so that the wire drawing speeds can be higher.
  • the rise in temperature during cold rolling is much less than during drawing.
  • the wire between the rolling unit 2 and the drawing unit 4 can be cooled, if necessary.
  • the process described above has the advantage of better quality of the wire obtained.
  • the surface of the wire is much more perfect and one can obtain a wire of very precise dimensions and shape.
  • the other elements are normal impurities in AI-Mg-Si alloys used for the manufacture of electrical conductors.
  • the wire rod was produced by continuous casting and rolling of the Properzi type (Properzi rolling mill no. 7 of Continuus SPA), according to the process described in Luxembourg patent no. 60,656.
  • the wire was reduced in section by three different methods in each case, the temperature of the wire on the spool of the winder at the exit end of the production unit, and the breaking load, the elongation and the resistivity of the wire obtained were measured for different speeds of the wire.
  • the wire drawing was carried out in a Niehoff M 65 unit with a set of dies giving an elongation of approximately 32.5% except in the last pass, where the elongation was approximately 27%.
  • the rolling was carried out on a reduction machine of constant section.
  • the wire rod was reduced in section from 9.5 mm to 4.75 mm in four steps in a unit of the Micro-Rolling Mill type from the company Continuus SPA of Milan.
  • the wire was reduced to the final diameter in a drawing unit with constant elongation per die, but the first die of which was replaced by a roller die.
  • the wire drawing was carried out in four passes with constant elongation, that is to say an elongation of 27.5%. The following dimensions were used: 4.50 mm, 4.01 mm, 3.56 mm and 3.15 mm.
  • Both rolling and drawing do not necessarily have to be carried out in parts with constant reduction in section at each step.
  • the section reduction can vary with each step or part of the steps.
  • the drawing part can comprise more than one roller die or even consist solely of such roller dies.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de fabrication de fil d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium de section réduite à partir de fil brut de section plus grande, selon lequel on réduit d'abord la section du fil brut à une section intermédiaire en le soumettant à un laminage dans une partie de laminage à plusieurs cages faisant partie d'une unité de production comprenant également une partie de tréfilage et on poursuit ensuite en continu, dans la partie de tréfilage de cette unité de production, la réduction de section par tréfilage jusqu'à la section désirée.
  • Le fil brut qu'on transforme selon le procédé est un fil provenant d'un laminage ou d'une extrusion à chaud, par exemple un fil obtenu par coulée continue et laminage à chaud subsequent. Les diamètres standard de ce fil brut sont normalement de 15, 12 ou 9,5 mm et le diamètre du fil brut doit être réduit par le procédé susdit.
  • Un tel procédé est connu de FR-A-2421 009. Selon ce procédé connu, le fil brut est chauffé en continu, puis est soumis à un laminage à chaud dans un laminoir composé de plusieurs cages, après quoi le fil est refroidi et soumis à un léger tréfilage dans une filière unique.
  • Ce procédé connu a en effet pour but d'éviter les inconvénients du tréfilage seul qui était utilisé pour transformer le fil brut en fil fini.
  • En effet, l'introduction ou la ré-introduction d'un fil dans une unité de tréfilage est plus difficile que dans une unité de laminage.
  • Le risque de rupture du fil lors du tréfilage est assez élevé. Le fil peut en effet être facilement surchargé en particulier lorsque celui-ci est en alliage d'aluminium. Lors de la réduction dans un pas de tréfilage, des tensions de traction axiales trop élevées peuvent être créées dans le fil et des endommagements structurels peuvent surgir dans ce fil.
  • En plus, la zone de surface du fil est soumise- lors du tréfilage à des tensions de glissement, ce qui peut entraîner des endommagements de surface surtout en combinaison avec des imperfections du matériau et/ou la friction et/ou une excentricité du fil dans la filière.
  • Chaque pas du tréfilage occasionne également une augmentation de la témperature du fil. Comme entre les divers pas, le refroidissement du fil est limité, la température du fil augmente de pas à pas, cette augmentation étant d'autant plus grande que la vitesse du fil est élevée. Un échauffement trop important résulterait dans une rupture de la couche de lubrifiant entourant le fil ce qui pourrait engendrer des fautes de surface. Cet échauffement limite la vitesse du tréfilage.
  • Le laminage évite ces inconvénients. En premier lieu, l'introduction d'un nouveau fil dans une unité de laminage est très simple. En second lieu, le risque de rupture du fil lors d'un laminage est beaucoup moins élevé que lors d'un tréfilage. Le laminage occasionne beaucoup moins de tensions de glissement à la surface du fil et le risque d'endommagement de la surface du fil est beaucoup moins élevé que lors d un tréfilage.
  • En troisième lieu, le laminage crée une hausse de température beaucoup moins importante que le tréfilage. L'énergie de friction dans un laminage est généralement pas plus de 15 % de l'énergie de déformation. Par conséquent, le réchauffement à chaque pas de laminage est beaucoup moins important. En plus, la chaleur engendrée peut facilement se dissiper dans les cylindres, de sorte que le refroidissement est plus important. Il en résulte qu'il n'y a pratiquement pas d'accumulation de chaleur dans le fil au cours des différents pas d'un laminage.
  • Le laminage possède cependant également des désavantages par rapport au tréfilage.
  • Ainsi, la surface du fil obtenu par laminage est d'une qualité sensiblement plus mauvaise que celle d'un fil obtenu par tréfilage.
  • En plus, il n'est pas possible d'obtenir par un laminage des dimensions et une forme aussi précises de la section finale du fil que par un tréfilage.
  • C'est d'ailleurs pour cette raison que le procédé selon FR-A-2 421 009 comprend un léger ajustement de la section et de la surface du fil à l'aide d'une filiére.
  • Il est cependant accentué dans cette demande de brevet que le tréfilage final doit être très léger et ne constitue pas un tréfilage proprement dit. Cette demande de brevet confirme donc le préjugé existant contre l'utilisation d'un tréfilage important après le laminage.
  • La combinaison d'un laminage et d'un tréfilage important poserait d'ailleurs des problèmes de lubrification. En effet, le lubrifiant utilisé dans un tréfilage à plusieurs pas n'est pas le même et n'est pas compatible avec le lubrifiant qu'on utilise normalement dans un laminoir. Avec un tréfilage léger dans une seule filière, ce problème ne se pose pas.
  • Non seulement le léger tréfilage dans une seule filière ne permet pas toujours d'obtenir la précision et la qualité désirées du fil mais ce tréfilage dans une seule filière n'évite pas un autre inconvénient du laminage.
  • L'absence d'un réchauffement accumulatif au cours du laminage a pour résultat que les caractéristiques techniques du fil sont indépendantes de la vitesse du fil. Bien que ceci ait l'avantage que des vitesses de fil plus élevées peuvent être utilisées, ceci présente l'inconvénient que lors d'un laminage, il n'est pas possible de contrôler ou de modifier les caractéristiques techniques pour une réduction de section donnée à l'aide de la vitesse du fil. Le tréfilage léger selon le procédé connu mentionné ci-dessus n'évite pas cet inconvénient.
  • En plus, le procédé connu selon FR-A-2 421 009 nécessite un chauffage du fil brut ce qui rend le procédé plus couteux.
  • L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un procédé et une unité de fabrication de fil métallique qui permet d'obtenir un fil de bonne qualité avec les caractéristiques techniques désirées.
  • Dans ce but, on soumet d'abord le fil à un laminage à froid dans la partie de laminage en utilisant comme lubrifiant une suspension aqueuse, on enlève des restes de suspension du fil à l'aide d'un jet d'air comprimé entre la partie de laminage et la partie de tréfilage, et on soumet ensuite le fil au tréfilage en plusieurs pas dans une unité de tréfilage à glissement et à plusieurs pas, le premier pas de la réduction par tréfilage étant effectué à l'aide d'une filière à rouleaux, nommée "roller-die".
  • La combinaison d'un laminage à froid et d'un tréfilage non seulement permet d'obtenir les avantages de ces deux procédés sans leurs inconvénients mais permet en plus d'augmenter la productivité en fil ayant les caractéristiques techniques désirées.
  • Les caractéristiques techniques peuvent être optimalisées pour l'usage prévu du fil fini en modifiant le degré de réduction par laminage par rapport au degré de réduction par tréfilage. DE-A-2 025 640 décrit un laminoir évitant ou limitant au minimum le tréfilage ultérieur. Le procédé appliqué à l'aide de ce laminoir ne comprend donc pas de tréfilage ou en tout cas pas de tréfilage à plusieurs pas, tout comme le procédé selon FR-A-2 421 009 susdit.
  • Le laminoir selon DE-A-2 025 640 ne comprenant aucune filière, letréfilage éventuel en un seul pas ne se fait pas en continu dans une même unité de production.
  • En plus, le procédé décrit dans DE-A-2 025 640 ne s'applique pas à un fil brut mais bien à une barre ou un lingot. Le laminage en question n'est donc pas le laminage du fil brut appliqué comme première étape dans le procédé selon l'invention mais correspond à l'étape préliminaire ayant pour but de fabriquer le fil brut.
  • Ce laminage se fait normalement à chaud. Le tréfilage auquel fait allusion DE-A-2 025 640 et qu'on pourrait éviter ou limiter en utilisant le laminoir selon cette demande allemande,est manifestement le traitement de fil brut, c'est-à-dire le tréfilage que le procédé selon FR-A-2 421 009 remplace. C'est uniquement ce tréfilage qui est remplace selon l'invention par la combinaison d'un laminage à froid et d'un tréfilage.
  • Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, on soumet le fil à un laminage à froid dans une partie de laminage à plusieurs cages à réduction de section fixe.
  • Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, on réduit la section par tréfilage dans une partie de tréfilage à allongement constant par pas.
  • Dans une forme de réalisation appliquée de préférence, on enroule le fil après le tréfilage à l'aide d'un bobinoir.
  • Dans une forme de réalisation particulièrement efficace de l'invention, on lubrifie le fil lors du premier pas de la réduction par tréfilage à l'aide d'huile qu'on fait circuler en un circuit totalement indépendant des circuits d'huile qu'on utilise pour lubrifier le fil dans les autres pas de tréfilage.
  • L'invention concerne également une unité de production pour fabriquer du fil d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium à partir de fil brut de sections plus grande, cette unité comprenant une partie de laminage à plusieurs pas et une partie de tréfilage, la partie de laminage comprenant des moyens de lubrification à l'aide d'une suspension aqueuse, cette unité de production étant caractérisée en ce qu'elle possède une tête d'injection d'air comprimé montée entre la partie de laminage et la partie de tréfilage pour enlever la plus grande partie de la suspension du fil et en ce que la partie de tréfilage comprend plusieurs filières dont la première est une filière à rouleaux, cette partie de tréfilage comprenant des circuits d'huile lubrifiante pour les filières, le circuit d'huile lubrifiante pour la filière à rouleaux étant complétement séparé des circuits d'huile lubrifiante pour les autres filières.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un procédé de fabrication de fil d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium et d'une unité de production utilisée pour appliquer ce procédé, selon l'invention; cette description n'est donnée ci-après qu'à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux dessins annexés.
    • La figure 1 est une représentation schématique d'une unité de production utilisée pour réaliser le procédé de fabrication de fil d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium.
    • La figure 2 est une représentation graphique de la charge de rupture d'un fil en fonction de sa vitesse de sortie de l'unité de production, lorsque ce fil est obtenu respectivement par le procédé selon l'invention, exclusivement par laminage et exclusivement par tréfilage.
    • La figure 3 est une représentation graphique analogue à celle de la figure 2 mais représentant l'allongement du fil obtenu en fonction de sa vitesse de sortie.
    • La figure 4 est une représentation graphique analogue à celle des figures 2 et 3 mais représentant la résistivité du fil obtenu en fonction de sa vitesse de sortie.
  • Un fil 1 en aluminium ou en un alliage d'aluminium fabriqué d'une manière connue dans un laminoir à chaud, est allongé en continu jusqu'au diamètre désiré en deux étapes principales dans une même unité de production.
  • Dans une première étape principale, le fil 1 est allongé jusqu'à un diamètre intermédiaire dans une partie de laminage à froid, désignée en général par le chiffre de référence 2 dans la figure 1.
  • Cette partie de laminage est une unité de laminage du type à plusiéurs cages 3, à réduction constante ou fixe par cage.
  • De telles unités de laminage sont connues en soi et ne sont donc pas décrites en détail ci-après. Une telle unité qui convient particulièrement est décrite dans l'article "Microrolling: cold rolling wires of unusual diameters" de G. Properzi dans "Wire journal" de décembre 1979 et une telle unité est mise dans le commerce par la société Continuus SPA de Milan et désignée comme "Micro Rolling Mill".
  • Le nombre de cages 3 de l'unité de laminage 2 dépend du diamètre du fil 1 alimentant l'unité et du diamètre du fil 1 sortant de l'unité.
  • L'unité de laminage peut d'ailleurs facilement être adaptée à d'autres diamètres standard du fil 1 en enlevant ou en ajoutant un ou plusieurs paires de cages 3 à l'extrémité d'entrée de l'unité 2. Lorsque un autre diamètre du fil 1 sortant de l'unité est désiré, il suffit d'enlever ou d'ajouter un ou plusieurs cages 3 à l'extrémité de sortie de l'unité 2.
  • Les diamètres standard du fil provenant du laminage à chaud sont 15, 12 et 9,5 mm. L'unité de laminage 2 est de préférence construite de telle manière que, pour passer d'un diamètre de 15 mm à un diamètre de 12 mm du fil 1 ou pour passer d'un diamètre ds 12 mm à un diamètre de 9,5 mm du fil, il suffit d'enlever chaque fois deux cages 3 à l'extrémité d'entrée de l'unité de laminage 2.
  • Cette unité de laminage 2 peut par exemple être constituée de huit cages, la réduction de section du fil étant de 20 % par cage dans les quatre premières cages et de 30 % par cage dans les autres cages. Avec les diamètres du fil 1 susdit, et avec respectivement huit, six et quatre cages 3, le diamètre du fil laminé est de 4,75 mn. En enlevant les dernière et avant-dernière cages 3, on obtient un fil 1 d'un diamètre de 6,75 mm.
  • Les cylindres des différentes cages 3 sont de préférence entraînés par une chaîne mécanique à l'aide d'un seul moteur à courant continu.
  • Dans certains cas, la section du fil 1 peut également être modififée de forme au cours d'une opération de laminage dans une cage 3, mais de préférence le fil 1 sortant de la partie 2 présente une section ronde.
  • Dans une deuxième étape, on réduit la section du fil 1 sortant de la partie de laminage à froid 2 jusqu'au diamètre final désiré dans une partie de tréfilage désignée en général par le chiffre de référence 4 dans la figure 1.
  • On prévoit une possibiité d'accumulation du fil 1 entre la partie de laminage 2 et la partie de tréfilage 4 pour le cas où la vitesse de sortie du fil 1 de la partie de laminage 2 serait plus grande de la vitesse d'alimentation du fil à la partie de tréfilage 4. On utilise à cet effet une unité de production comprenant entre la partie de laminage 2 et la partie de tréfilage 4 un accumulateur 5. Cet accumulateur est d'une construction connue et n'est donc pas décrit en détail ci-après.
  • La partie de tréfilage 4 est une unité du type à glissement et à différents pas avec un allongement constant à chaque pas. Cet allongement dépend uniquement de la construction et en particulier de la filière.
  • On entraîne de préférence la partie de tréfilage 4 à l'aide d'un moteur à courant continu.
  • D'une manière connue, l'unité de tréfilage comprend un nombre de filières 6 ou 7 successives chacune suivi d'un cabestan 8. La première filière 6 se trouvant à l'entrée de l'unité n'est pas comme les autres filières 7 une filière normale mais une filière à rouleaux dénommée aussi "Roller-die".
  • La partie de tréfilage 4 peut donc être formée d'une unité de tréfilage à filières normales, connue, dont on remplace la première filière par une filière à rouleaux, également connue en soi. Ni cette filière à rouleaux, ni cette unité de tréfilage ne seront donc décrit en détail ci-après.
  • Les unités suivantes mises dans la commerce conviennent particulièrement à l'application du procédé selon l'invention après que la première filière 7 normale ait été remplacée par une filière à rouleaux 6: l'unité de tréfilage type H 750 de la société Machinenfabrik Herborn, l'unité du type 8-DXT-550 de la société Hi-Draw Machinery Limited, et la machine du type KDA de la société Bekaert.
  • L'utilisation d'une filière à rouleaux 6 pour le premier pas de tréfilage au lieu d'une filière normale a pour raison que dans la partie de laminage 2 le fil est lubrifié à l'aide d'une suspension aqueuse comme c'est normalement le cas dans les unités de laminage, tandis que dans la partie de tréfilage 4, le fil 1 est lubrifié et refroidi à l'aide d'huile comme il sera décrit ci-après. Or, cet huile est incompatible avec l'eau de la suspension. La combinaison d'un laminage et d'un tréfilage pose donc le problème de l'élimination de toute trace de suspension du fil 1 entre la partie de laminage 2 et la partie de tréfilage 4 ou du moins les filières normales 7 de cette partie de tréfilage 4.
  • On enlève la plus grande partie de la suspension du fil 1 à l'aide d'un jet d'air comprimé qu'on dirige sur le fil 1 par une tête 9 montée entre la partie de laminage 2 et l'accumulateur 5.
  • Après avoir passé la tête 9, le fil 1 peut encore présenter des traces de suspension. Ces traces sont enlevées par l'huile avec laquelle on lubrifie la filière à rouleaux 6. On fait circuler cette huile en circuit fermé. On pompe cette huile d'un réservoir 10 à travers la conduite 11. Cette huile retourne vers le réservoir 10 par la conduite de retour 12. Ce circuit fermé est complètement indépendant de l'huile utilisée pour lubrifier les autres filières 7. La moindre trace d'eau dans cette dernière huile pourrait en effet perturber le tréfilage par les filières 7. Une filière à rouleaux est par contre moins sensible à des traces d'eau dans l'huile lubrifiante et c'est pour cette reison que le première filière 6 doit de préférence être une filière à rouleaux.
  • Aussi bien les filières 7 que les cabestans 8 sont lubrifiés et refroidis par de l'huile qu'on pompe d'un réservoir 13. On amène cette huile par des conduites amenée 14 aux filières 7 et par des conduites 15 sur les cabestans 6. Chaque conduite 15 est pourvue d'une vanne 16 qu'on peut commander à distance. Toute l'huile est recueillie sur le fond de l'unité de tréfilage et renvoyée au réservoir 13 par le conduite de retour 17.
  • L'huile retournant dans le réservoir 13 a été réchauffée. On refroidit continuellement l'huile du réservoir 13 en le renvoyant en circuit fermé à travers un échangeur de chaleur 18.
  • On peut régler le quantité d'huile qui arrose chaque cabestan 8, et par conséquent le refroidissement du fil 1 à chaque pes, à l'aide de la vanne 16 dans la conduite 15 correspondante. On peut ainsi agir sur le réchauffement globel du fil 1 dans la partie de tréfilage 4.
  • On peut évidemment également et surtout agir sur le réchauffement en agissant sur la vitesse du fil 1 étant donné que le réchauffement du fil dans le partie de tréfilage 4 est proportionnel à la vitesse du fil 1.
  • L'utilisation d'un moteur à courant continu pour entraîner aussi bien la partie de laminage 2 que la partie de tréfilage 4 permet de contrôler facilement et d'une manière précise le rapport des vitesses du fil dans ces deux unités. On peut ainsi facilement adapter la réduction de la section du fil 1 au cours du premier pas dans la partie de tréfilage 4 au diamètre final désiré du fil.
  • Après le tréfilage, on enroule le fil 1 à l'aide d'un bobinoir 19, à changement de bobine automatique. On entraîne ce bobinoir 19 également à l'aide d'un moteur à courant continu. De tels bobinoirs sont connus en soi et ne sont donc pas décrits en détail ci-après.
  • Entre la partie de tréfilage 4 et le bobinoir 19 on prévoit un accumulateur 20 à l'aide duquel on compense une éventuelle différence entre le vitesse de sortie du fil 1 de la partie de tréfilage 4 et la vitesse d'enroulement du fil 1 par le bobinoir 19.
  • La partie de laminage 2, l'acumuleteur 5, la partie de tréfilage 4, l'accumuleteur 20 et le bobinoir 19 sont montée en ligne dans l'unité de production.
  • Le procédé décrit ci-devant convient particulièrement à des fils d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. Entre autres les fils suivants, indiqués selon le spécification de l'Aluminium Association, conviennent particulièrement pour l'applicetion du procédé selon l'invention: 1.100, 1.199,1.350, 1.370, 2.011, 2.017, 2.024, 2.117, 4.043, 5.005, 5.052, 5.056, 5.356, 6.053, 6.061, 6.110, 6.201 et 6.262.
  • Le procédé décrit ci-devant présente des avantages importants par rapport à un procédé consistant uniquement en un laminage à froid ou en un tréfilage.
  • Le procédé décrit ci-devant nécessite moins de filières que lorsque la réduction de la section du fil est obtenue exclusivement par un tréfilage. Ceci a pour conséquence que l'introduction d'un nouveau fil dans le dispositif pour réaliser le procédé peut s'éffectuer d'une manière assez rapide et sans trop de difficultés.
  • La réduction de section du fil par tréfilage est également moindre. Il en résulte une réduction de la surcharge du fil, aussi bien à la surface qu'à l'intérieur. Il y a par conséquent moins de risque de rupture du fil et moins de risque de fautes de surface du fil. Il y a moins d'augmentation de température du fil au cours du procédé de sorte que les vitesses de tréfilage peuvent être plus élevées. La hausse de température au cours d'un laminage à froid est en effet beaucoup moins importante que lors d'un tréfilage. En plus on peut refroidir, si c'est nécessaire, le fil entre l'unité de laminage 2 et l'unité de tréfilage 4.
  • Par rapport à un procédé comportant uniquement un laminage à froid, le procédé décrit ci-devant a l'avantage d'une meilleure qualité du fil obtenu. La surface du fil est beaucoup plus parfaite et on peut obtenir un fil de dimensions et de forme très précises.
  • La combinaison d'une étape de laminage à froid et d'une étape de tréfilage a en outre pour résultat une souplesse d'utilisation accrue, et surtout une productivité plus élevée de fil ayant les caractéristiques techniques désirées. On peut en effet facilement agir sur la température du fil comme c'est le cas dans les procédés comprenant exclusivement un tréfilage, mais les vitesses du fil peuvent être plus élevées qu'avec les procédés connus mentionnés.
  • Il s'est avéré que ces avantages supplémentaires sont surtout importants lorsqu'on utilise un fil d'un alliage d'aluminium comprenant du magnésium et du silicium, en particulier un tel alliage utilisé pour fabriquer des conducteurs électriques. Ces avantages sont importants lorsqu'on utilise par exemple un fil d'un des alliages suivants, indiqués selon la spécification de l'Aluminium Association: 6.053, 6.061, 6.110, 6.201 et 6.262. Le procédé selon l'invention et plus particulièrement avantageux pour le fil 6.201 comme le montre l'exemple comparatif donné ci-après.
    • Exemple:
  • Un fil machine, d'un diamètre de 9,5 mm en alliage aluminium-magnésium-silicium no. 6.201 selon la specification de l'Aluminium Association, a été réduit à 3,15 mm de diamètre. La composition chimique de l'alliage a été déterminée:
    • Mg: 0,57 %
    • Si: 0,59 0/0
    • Fe: 0,23 %
    • AI: le reste.
  • Les autres élements sont des inpuretés normales dans les alliages AI-Mg-Si utilisés pour la fabrication de conducteurs électriques.
  • Le fil machine a été élaboré par coulée en continu et laminage du type Properzi (laminoir Properzi no. 7 de Continuus SPA), suivant le procédé décrit dans le brevet luxemburgeois no. 60.656.
  • Le fil a été réduit de section par trois procédés différents dans chaque cas, la température du fil sur la bobine du bobinoir à l'extrémité de sortie de l'unité de production, et la charge de rupture, l'allongement et la résistivité du fil obtenu ont été mesurés pour des vitesses différentes du fil.
    • 1. Par un procédé connu comprenant exclusivement un tréfilage:
  • Le tréfilage a été effectué dans une unité Niehoff M 65 avec un jeu de filières donnant un allongement d'environ 32,5 % sauf dans la dernière passe, où l'allongement était d'environ 27%.
    Figure imgb0001
    • 2. Par un procédé connu comprenant exclusivement un laminage.
  • Le laminage a été effectué sur une machine à réduction de section constante.
    Figure imgb0002
    • 3. Par le procédé suivant l'invention.
  • Dans une première étape, le fil machine a été réduit en section de 9,5 mm à 4,75 mm en quatre pas dans une unité du type Micro-Rolling Mill de la société Continuus SPA de Milan. Dans une deuxième étape le fil a été réduit jusqu'au diamètre final dans une unité de tréfilage à allongement constant par filière, mais dont la première filière a été remplacée par une filière à rouleaux (roller-die). Le tréfilage a été effectué en quatre passes à allongement constant, c'est-à-dire un allongement de 27, 5 %. Des filières de dimensions suivantes ont été utilisées: 4,50 mm, 4,01 mm, 3,56 mm et 3,15 mm.
    Figure imgb0003
  • Afin de permettre une comparaison aisée des caractéristiques mécaniques et électriques du fil obtenu selon ces trois procédés, les résultats obtenus ont été mis en graphique dans les figures 2, 3 et 4. Dans ces figures, la charge de rupture, l'allongement et la résistivité ont été représentés en fonction de la vitesse pour les trois procédés. Dans chacune des figures, la courbe 1 correspond au procédé connu comprenant exclusivement un tréfilage, la courbe 2 correspond au procédé comprenant exclusivement un laminage et la courbe 3 correspond au procédé selon l'invention.
  • Il ressort des résultats que le procédé selon l'invention permet facilement d'optimiser le couple charge de rupture résistivité.
  • Aussi bien le laminage que le tréfilage ne doivent pas nécessairement s'effectuer dans des parties à réduction de section constante à chaque pas. La réduction de section peut varier à chaque pas ou à une partie des pas.
  • La partie de tréfilage peut comprendre plus d'une filière à rouleaux ou même être constituée uniquement de telles filières à rouleaux.

Claims (9)

1. Procédé de fabrication de fil d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium (1) de section réduite à partir de fil brut (1) de section plus grande, selon lequel on réduit d'abord la section du fil (1) brut jusqu'à une section intermédiaire en le soumettant à un laminage dans une partie de laminage (2) à plusieurs cages (3) faisant partie d'une unité de production (2,4,5,19,20) comprenant également une partie de tréfilage (4) et on poursuit ensuite en continu, dans la partie de tréfilage (4) de cette unité de production (2,4, 5,19,20), la réduction de section par tréfilage jusqu'à la section désirée, caractérisé en ce qu'on soumet d'abord le fil à un laminage à froid dans la partie de laminage (2) en utilisant comme lubrifiant une suspension aqueuse, on enlève des restes de suspension du fil (1) à l'aide d'un jet d'air comprimé entre la partie de laminage (2) et la partie de tréfilage (4), et on soumet ensuite le fil au tréfilage en plusieurs pas dans une unité de tréfilage (4) à glissement et à plusieurs pas, le premier pas de la réduction par tréfilage étant effectué à l'aide d'une filière à rouleaux (6), nommée "roller-die".
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on soumet le fil (1) à un laminage à froid dans une partie de laminage (2) à plusieurs cages (3) à réduction de section fixe.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réduit la section par tréfilage dans une partie de tréfilage (4) à allongement constant par pas.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on enroule le fil (1) après le tréfilage à l'aide d'un bobinoir (19).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on lubrifie le fil (1) lors du premier pas de la réduction par tréfilage à l'aide d'huile qu'on fait circuler en un circuit (10 à 12) totalement indépendant des circuits d'huile (13 à 18) qu'on utilise pour lubrifier le fil (1) dans les autres pas de tréfilage.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on refroidit le fil (1) dans la partie de tréfilage (4) d'une manière contrôlable.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise un fil (1) d'un alliage d'aluminium comprenant du magnésium et du silicium.
8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on utilise un fil (1) de l'alliage 6.201 selon la spécification de l'Aluminium Association.
9. Unité de production (2, 4, 5, 19, 20) pour fabriquer du fil d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium (1) à partir de fil brut (1) de section plus grande, cette unité comprenant une partie de laminage (2) à plusieurs pas et une partie de tréfilage (4), la partie de laminage (2) comprenant des moyens de lubrification à l'aide d'une suspension aqueuse, caractérisée en ce qu'elle possède une tête d'injection d'air comprimé (9) montée entre la partie de laminage (2) et la partie de tréfilage (4) pour enlever la plus grande partie de la suspension du fil (1), et en ce que la partie de tréfilage (4) comprend plusieurs filières (6 et 7), dont la première (6) est une filière à rouleaux, cette partie de tréfilage (4) comprenant des circuits d'huile lubrifiante (10 à 18) pour les filières (6 et 7), le circuit d'huile lubrifiante (10 à 12) pour la filière à rouleaux (6) étant complètement séparé des circuits d'huile lubrifiante (13 à 18) pour les autres filières (7).
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