EP0362055A1 - Method and installation for manufacturing smooth steel wire with a small cross section - Google Patents
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- EP0362055A1 EP0362055A1 EP89402647A EP89402647A EP0362055A1 EP 0362055 A1 EP0362055 A1 EP 0362055A1 EP 89402647 A EP89402647 A EP 89402647A EP 89402647 A EP89402647 A EP 89402647A EP 0362055 A1 EP0362055 A1 EP 0362055A1
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- B21C3/08—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof with section defined by rollers, balls, or the like
Definitions
- the subject of the present invention is a method and an installation for manufacturing smooth steel wire of small section having a diameter of between approximately 3 and 4.5 mm from steel wire rod having a diameter of between approximately 5 and 6 , 5 mm, by cold deformation by successive passes for the production of concrete reinforcement or welded mesh.
- Smooth steel wire for the manufacture of concrete reinforcement or welded mesh must have a certain number of specific characteristics which are linked either to the need to carry out assemblies by electric welding in the case of welded mesh, or more generally for end use in reinforced concrete.
- the surface condition of the smooth wires produced is important in view of the subsequent operations carried out on these wires, but the mechanical characteristics of the steel wires at the end of their manufacture are essential in order to guarantee users conditions of use which respect various safety standards and rules.
- Multipass wire drawing machines of various types are already known in the conventional way which make it possible to produce smooth metallic wires of small diameter, for example of the order of 3 to 4.5 mm, from wire rod of larger cross section obtained by rolling to hot.
- These drawing machines include several die-capstan assembly allowing successive passes to arrive at the desired work hardening rate.
- the brittleness of the wire produced by cold drawing is great, the wire undergoes a loss of elongation, in particular at the level of plastic deformation, and it is not possible to control the residual stresses within the highly cold worked steel. nor by guaranteeing a reliability of the diameter of the wire produced.
- the drawing lubricant, such as soap powder, applied to each pass forms on the surface of the wire a harmful layer for the subsequent operations, in particular welding, which are carried out on the wire.
- the energy consumption of wire drawing machines is always high. The dies wear out quickly, causing production stoppages. Finally, wire breaks during drawing due to the brittleness of the metal and the significant tensile force in the dies are relatively frequent.
- a descaling operation is generally generally carried out before drawing and after a drawing operation after drawing, which are intended to facilitate welding.
- These descaling and straightening operations are carried out on machines independent of the wire drawing machines and associated with the welding installations.
- the straightening operation makes it possible to better prepare the wire before the welding operation but does not reduce the brittleness of the wire and cannot remedy the various drawbacks mentioned above.
- the present invention aims to remedy the various aforementioned drawbacks and to improve both the quality of the wire produced by increasing the elongation characteristics of the wire, productivity by limiting production stoppages and profitability by reducing manufacturing costs.
- the object of the invention is also to allow an improvement in the quality of the product and an increase in productivity by reusing part of the existing wire drawing installations which can be easily adapted to constitute machines in accordance with the present invention at a reduced cost, which limits investments.
- Another subject of the invention is an installation for manufacturing smooth steel wire of small section, in particular for concrete reinforcement or welded mesh from wire rod by cold deformation in successive passes, characterized in that it includes a single inlet reservoir to contain a soap powder lubricant, a set of roller drawing blocks each comprising two pairs of rollers arranged in the vicinity of one another in perpendicular planes containing the wire and respectively parallel to first and second predetermined reference directions in order to achieve, during successive passes by cold rolling, progressive reductions in section with determined decreasing work hardening rates of between approximately 28% and 15%, a calibration block with rollers arranged downstream of the roller drawing blocks and comprising two pairs of rollers arranged in the vicinity one of e the other along planes perpendicular to each other containing the wire and respectively parallel to said first and second reference directions to achieve a very small additional pass providing only a reduction in wire diameter at most equal to about one tenth of a millimeter, a first series of an odd number of straightening rollers arranged in staggered rows in a first plane
- Each roller drawing block comprises a first pair of rollers located in a plane parallel to said first reference direction and comprising grooves of oval cross section, and a second pair of rollers located immediately downstream of the first pair of rollers in a plane parallel to said second reference direction and comprising grooves of circular section.
- the installation comprises a frame of wire drawing bench, traction capstans, speed control jacks and deflection pulleys of a wire drawing bench of the direct passage type without sliding and without torsion usually arranged between wire drawing blocks made up of a soap powder reserve and a die and the roller rolling blocks are arranged at the location of the conventional drawing blocks on the frame of the drawing bench.
- FIG. 1 schematically shows a top view of the assembly of an installation according to the invention making it possible to continuously manufacture in a simple manner with high productivity a smooth wire of small section and having good mechanical characteristics, from 'A wire rod obtained by hot rolling such as a wire of diameter equal for example to 5.50 or 6.50 mm.
- the wire produced can have a diameter for example of 3 mm, 3.50 mm, 4 mm or 4.50 mm.
- the wire rod is made of carbon steel such as hot rolled electrical steel.
- the installation 100 of FIG. 1, part of which is shown in perspective in FIG. 5, can present the general configuration of a traditional multi-pass wire drawing bench with a succession of stations arranged in series and treating the wire continuously to reduce its section on each pass.
- Figure 1 shows an installation 100 with four passes, but a different number of passes, for example between three and six is quite possible.
- the installation comprises at each work station, on a frame 180, a traction capstan 111, 112, 113, 114, a speed control jack 121, 122, 123 , 124 and a return pulley 132, 133, 134, 135 so as to define a machine for direct passage of the wire without slipping or twisting thereof unlike the case of wire drawing machines of the accumulation type.
- the installation according to the invention may thus include a certain number of elements common to known wire drawing machines, such as the frame 180, the traction capstans 111 to 114, the jacks 121 to 124, the deflection pulleys 131 to 135 as well as the drive elements (electric motors, reducers) or cooling of the capstans 111 to 114.
- elements common to known wire drawing machines such as the frame 180, the traction capstans 111 to 114, the jacks 121 to 124, the deflection pulleys 131 to 135 as well as the drive elements (electric motors, reducers) or cooling of the capstans 111 to 114.
- the machine of FIG. 1 only has a single reservoir 140 of lubricant of the soap powder type placed at the entrance to the installation 100 and which is sufficient for all the cold deformation operations then carried out continuously in several passes within the installation 100. Furthermore, the installation 100 does not have any die unlike conventional drawing machines.
- a block 101, 102, 103, 104 of roller drawing which in fact ensures a cold rolling operation, acts on the wire of progressively reduced section, identified by the successive references 10a, 11, 12, 13, to further reduce its section even more.
- the wire 14 is introduced into a roller calibration block 105 whose structure may be similar to that of the rolling blocks 101 to 104, but which achieves only a very weak pass .
- the wire 15 calibrated in the block 105 is then subjected to a straightening or relaxation operation in a first straightening block 160, then the wire 16 straightened in the block 160 is subjected to a second straightening operation in a second straightening block 170 to provide a smooth wire 17 of small section ready for use to form a concrete reinforcement or used for the production of welded mesh.
- An essential characteristic of the present invention resides in the manner in which all the cold deformations of the steel wire are carried out within the installation 100 to guarantee the production of a smooth steel wire with improved and controlled characteristics.
- a cold deformation of the starting machine wire is carried out which combines a cold rolling process and a straightening process by making them compatible with one another with a view to improving the metallurgical plan of the final product manufactured continuously while improving productivity.
- the lubricated wire 10a passes through the blocks 101 to 104 of roller drawing which each provide cold rolling by orthogonal deformations in perpendicular planes using two pairs of rollers 1, 2, 3, 4 (FIG. 2) arranged in the vicinity of one another along planes perpendicular to each other containing the wire and respectively parallel to first and second predetermined reference directions which can be for example a vertical direction V and a horizontal direction H .
- the calibration block 105 itself comprises two pairs of rollers comparable to the rollers 1, 2, 3, 4 of the blocks 101 to 104 and arranged in the same way in two orthogonal planes parallel to the directions V and H.
- the first straightening block 160 comprises a first series of an odd number, for example 5, 7 or 9, of straightening rollers 161 to 165 having a diameter smaller than that of the rolling or sizing rollers 1, 2, 3, 4 and staggered in a plane containing the wire 15 and parallel to the predetermined vertical direction V.
- the second straightening block 170 comprises a second series of the same odd number, for example 5, 7 or 9, of straightening rollers 171 to 175 having the same diameter as that of the straightening rollers 161 to 165 and staggered in a plane containing the wire 16 and perpendicular to the plane of the rollers 161 to 165, thus being parallel to the predetermined horizontal direction H.
- rollers 1, 2 of the first pair of rollers 1, 2 placed vertically and acting first on the wire within a bl ° C of cold rolling 101, 102, 103 or 104 have grooves 81, 82 of oval cross section with a larger groove dimension in the direction parallel to the axis of the rollers 1, 2.
- the rollers 3, 4 of the second pair of rollers placed horizontally and acting immediately downstream of the first pair of rollers, for example at a distance of the order of a few centimeters have grooves 83, 84 of circular section.
- the rollers of the calibration block 105 can have the same configuration as the rollers 1 to 4 of the cold rolling blocks 101 to 104.
- the calibration block 105 essentially aims to guarantee the reliability of the final diameter as well as the metric mass and achieves only a very small pass of the order of a tenth of millimeter.
- the hardening rates used are a function of the diameters of input and output wire and aim to maintain an identical metal flow rate on each pass.
- the blocks 101 to 104 carry out progressive successive reductions in section with successive passes with determined decreasing work hardening rates of between approximately 28 and 15%.
- FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a rolling block with two pairs of rollers 1, 2, 3, 4, such as block 101, but all the blocks 101 to 105 may have structures similar to that of the first block 101 shown in Figure 1.
- Clevis 201, 202 supporting the axes 221, 222 of the rollers 1, 2 of the first pair of rollers placed vertically are mounted around axes 211, 212 on a support frame 91 fixed on the base 90 of the block 101 intended to be mounted on the frame 180.
- Adjusting screws 231, 232 allow the position of the yokes 201, 202 to be slightly modified by rotation about the axes 211, 212 in order to adjust the spacing between the rollers 1, 2.
- two yokes 203, 204 for supporting the axes 223, 224 of the rollers 3, 4 of the second pair of rollers placed horizontally are mounted around axes 213, 214 on a second support frame 92 fixed on the base 90 or the first frame 91.
- Adjustment screws 233, 234 make it possible to adjust the spacing between the rollers 3, 4 by rotation of the yokes 203, 204 around the axes 213, 214.
- the references 251, 252, 253, 254 designate the cooling water supply and return conduits towards the screeds 201 to 204 for supporting the rollers 1 to 4.
- the circulation of water through the screeds supporting the rollers and the axes of these rollers makes it possible to efficiently dissipate the heat created during the rolling of the wire 10a which after passage between the grooves 81, 82 of the rollers 1, 2 then the grooves 83, 84 of the rollers 3, 4 has undergone hardening and orthogonal deformations well oriented and leaves with a reduced section (section of wire 11).
Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé et une installation de fabrication de fil d'acier lisse de faible section présentant un diamètre compris entre environ 3 et 4,5 mm à partir de fil machine en acier présentant un diamètre compris entre environ 5 et 6,5 mm, en procédant par déformation à froid par passes successives en vue de la production d'armatures à béton ou de treillis soudés.The subject of the present invention is a method and an installation for manufacturing smooth steel wire of small section having a diameter of between approximately 3 and 4.5 mm from steel wire rod having a diameter of between approximately 5 and 6 , 5 mm, by cold deformation by successive passes for the production of concrete reinforcement or welded mesh.
Les fils métalliques lisses en acier destinés à la fabrication des armatures à béton ou des treillis soudés doivent présenter un certain nombre de caractéristiques spécifiques qui sont liées soit à la nécessité de réaliser des assemblages par soudage électrique dans le cas des treillis soudés, soit d'une manière plus générale à l'utilisation finale au sein de béton armé. Ainsi, l'état de surface des fils lisses produits est important compte tenu des opérations ultérieures effectuées sur ces fils, mais les caractéristiques mécaniques des fils d'acier à la fin de leur fabrication sont capitales pour garantir aux utilisateurs des conditions d'emploi respectant diverses normes et règles de sécurité.Smooth steel wire for the manufacture of concrete reinforcement or welded mesh must have a certain number of specific characteristics which are linked either to the need to carry out assemblies by electric welding in the case of welded mesh, or more generally for end use in reinforced concrete. Thus, the surface condition of the smooth wires produced is important in view of the subsequent operations carried out on these wires, but the mechanical characteristics of the steel wires at the end of their manufacture are essential in order to guarantee users conditions of use which respect various safety standards and rules.
On sait que la transformation d'un fil d'acier par tréfilage avec réduction sensible de la section se mesure par un taux d'écrouissage et que le taux d'écrouissage influence de manière inverse la limite d'élasticité et d'allongement de rupture, la limite d'élasticité augmentant avec le taux d'écrouissage tandis que l'allongement à la rupture diminue avec le taux d'écrouissage. En vue de diminuer la masse des armatures utilisées, il est souhaitable de pouvoir augmenter le taux d'écrouissage. Cette tendance se heurte toutefois à des limites dues à la nécessité de garantir un allongement à la rupture suffisant ainsi qu'un allongement sous charge maximale également suffisamment important, ce dernier critère permettant de garantir une déformation plastique de l'acier sans dégradation de ses propriétés mécaniques. Or, cette dernière caractéristique dépend beaucoup de la manière dont le fil lisse a été fabriqué à partir du fil machine.It is known that the transformation of a steel wire by wire drawing with appreciable reduction of the section is measured by a rate of work hardening and that the rate of work hardening has an inverse influence on the yield strength and elongation at break , the elastic limit increasing with the rate of work hardening while the elongation at break decreases with the rate of work hardening. In order to reduce the mass of the reinforcements used, it is desirable to be able to increase the rate of work hardening. This trend, however, comes up against limits due to the need to guarantee a sufficient elongation at break as well as an elongation under maximum load also sufficiently significant, this last criterion making it possible to guarantee plastic deformation of the steel without degradation of its properties. mechanical. This last characteristic depends very much on the way in which the smooth wire was made from the wire rod.
On connait déjà de façon classique des tréfileuses multipasses de divers types qui permettent de réaliser des fils métalliques lisses de faible diamètre, par exemple de l'ordre de 3 à 4,5 mm à partir de fil machine de plus forte section obtenu par laminage à chaud. Ces tréfileuses comportent plusieurs ensembles porte-filière-cabestan permettant par passes successives d'arriver au taux d'écrouissage souhaité.Multipass wire drawing machines of various types are already known in the conventional way which make it possible to produce smooth metallic wires of small diameter, for example of the order of 3 to 4.5 mm, from wire rod of larger cross section obtained by rolling to hot. These drawing machines include several die-capstan assembly allowing successive passes to arrive at the desired work hardening rate.
Toutefois, l'écrouissage important obtenu par tréfilage à froid et la nature même du procédé de tréfilage conduisent à plusieurs inconvénients majeurs.However, the significant work hardening obtained by cold drawing and the very nature of the drawing process lead to several major drawbacks.
La fragilité du fil fabriqué par tréfilage à froid est grande, le fil subit une perte d'allongement, en particulier au niveau de la déformation plastique, et il n'est pas possible de maîtriser les contraintes résiduelles au sein de l'acier fortement écroui par tréfilage, ni non plus de garantir une fiabilité du diamètre du fil fabriqué. Le lubrifiant de tréfilage, tel que de la poudre de savon,appliqué à chaque passe forme sur la surface du fil une couche néfaste pour les opérations ultérieures, en particulier de soudage, qui sont réalisées sur le fil. La consommation d'énergie des tréfileuses est toujours importante. Les filières s'usent rapidement, ce qui provoque des arrêts de production. Enfin, les ruptures de fil au cours du tréfilage dues à la fragilité du métal et à l'effort important de traction dans les filières sont relativement fréquentes.The brittleness of the wire produced by cold drawing is great, the wire undergoes a loss of elongation, in particular at the level of plastic deformation, and it is not possible to control the residual stresses within the highly cold worked steel. nor by guaranteeing a reliability of the diameter of the wire produced. The drawing lubricant, such as soap powder, applied to each pass forms on the surface of the wire a harmful layer for the subsequent operations, in particular welding, which are carried out on the wire. The energy consumption of wire drawing machines is always high. The dies wear out quickly, causing production stoppages. Finally, wire breaks during drawing due to the brittleness of the metal and the significant tensile force in the dies are relatively frequent.
Dans le cas de la fabrication de treillis soudés, on procède en outre généralement avant le tréfilage à une opération de décalaminage et après le tréfilage à une opération de redressage qui visent à faciliter le soudage. Ces opérations de décalaminage et de redressage sont effectuées sur des machines indépendantes des tréfileuses et associées aux installations de soudage. L'opération de redressage permet de mieux préparer le fil avant l'opération de soudage mais ne réduit pas la fragilité du fil et ne peut remédier aux différents inconvénients mentionnés plus haut.In the case of the production of welded mesh, a descaling operation is generally generally carried out before drawing and after a drawing operation after drawing, which are intended to facilitate welding. These descaling and straightening operations are carried out on machines independent of the wire drawing machines and associated with the welding installations. The straightening operation makes it possible to better prepare the wire before the welding operation but does not reduce the brittleness of the wire and cannot remedy the various drawbacks mentioned above.
La présente invention vise à remédier aux divers inconvénients précités et à améliorer à la fois la qualité du fil fabriqué en augmentant les caractéristiques d'allongement du fil, la productivité en limitant les arrêts de production et la rentabilité en réduisant les coûts de la fabrication.The present invention aims to remedy the various aforementioned drawbacks and to improve both the quality of the wire produced by increasing the elongation characteristics of the wire, productivity by limiting production stoppages and profitability by reducing manufacturing costs.
L'invention a encore pour objet de permettre une amélioration de la qualité du produit et un accroissement de la productivité en réutilisant une partie des installations de tréfilage existantes qui peuvent être facilement adaptées pour constituer des machines conformes à la présente invention à un coût réduit, ce qui limite les investissements.The object of the invention is also to allow an improvement in the quality of the product and an increase in productivity by reusing part of the existing wire drawing installations which can be easily adapted to constitute machines in accordance with the present invention at a reduced cost, which limits investments.
Ces buts sont atteints grâce à un procédé de fabrication de fil d'acier lisse de faible section représentant un diamètre compris entre environ 3 et 4,5 mm à partir de fil machine en acier présentant un diamètre compris entre environ 5 et 6,5 mm, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- a) introduire le fil machine sélectionné dans un réservoir unique contenant un produit du type savon pour lubrifier le fil,
- b) introduire en continu le fil lubrifié dans des blocs successifs de tréfilage à galets assurant chacun un laminage à froid par déformations orthogonales dans des plans perpendiculaires à l'aide de deux paires de galets disposées au voisinage l'une de l'autre selon des plans perpendiculaires entre eux contenant le fil et respectivement parallèles à des première et seconde directions de référence prédéterminées afin de réaliser au cours de passes successives des réductions progressives de section avec des taux d'écrouissage déterminés dégressifs compris entre environ 28 et 15%,
- c) introduire en continu le fil laminé à froid issu de la dernière passe dans un bloc de calibrage à galets comprenant deux paires de galets disposées au voisinage l'une de l'autre selon des plans perpendiculaires entre eux contenant le fil et respectivement parallèles auxdites première et seconde directions de référence pour réaliser une très faible passe supplémentaire n'apportant qu'une réduction de diamètre du fil au plus égale à environ un dixième de millimètre, et
- d) redresser en continu le fil laminé à froid et calibré par passage du fil entre des première et seconde séries d'un nombre impair de galets de redressage disposés en quinconce dans des plans perpendiculaires entre eux contenant le fil et respectivement parallèles auxdites première et seconde directions de référence, les galets de redressage presentant un diamètre inférieur à celui des galets de laminage ou de calibrage.
- a) introduce the selected wire rod into a single tank containing a soap-type product to lubricate the wire,
- b) continuously introducing the lubricated wire into successive blocks of roller drawing each ensuring cold rolling by orthogonal deformations in perpendicular planes using two pairs of rollers arranged in the vicinity of one another according to mutually perpendicular planes containing the wire and respectively parallel to first and second predetermined reference directions in order to achieve, during successive passes, progressive reductions in section with determined decreasing work hardening rates of between approximately 28 and 15%,
- c) continuously introducing the cold rolled wire from the last pass into a roller calibration block comprising two pairs of rollers arranged in the vicinity of one another along planes perpendicular to each other containing the wire and respectively parallel to said first and second reference directions to achieve a very low pass additional bringing only a reduction in wire diameter at most equal to about one tenth of a millimeter, and
- d) continuously straightening the cold-rolled and calibrated wire by passing the wire between first and second series of an odd number of straightening rollers staggered in planes perpendicular to each other containing the wire and respectively parallel to said first and second reference directions, the straightening rollers having a diameter smaller than that of the rolling or calibrating rollers.
Un tel procédé, qui combine les procédés connus de laminage à froid et de redressage, rend compatibles entre eux ces deux opérations de laminage et de redressage, et permet ainsi de mieux maîtriser ces contraintes au sein du métal qui a conservé en mémoire les orientations orthogonales de déformation. Les qualités du produit obtenu sont ainsi grandement améliorées. De plus, tous les inconvénients propres au procédé de tréfilage sont eux-mêmes supprimés.Such a process, which combines the known cold rolling and straightening processes, makes these two rolling and straightening operations compatible with each other, and thus makes it possible to better control these stresses within the metal which has kept the orthogonal orientations in memory. deformation. The qualities of the product obtained are thus greatly improved. In addition, all the drawbacks specific to the drawing process are themselves eliminated.
L'invention a encore pour objet une installation de fabrication de fil d'acier lisse de faible section, en particulier, pour armatures à béton ou treillis soudés à partir de fil machine par déformation à froid en passes successives, caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir unique en entrée pour contenir un lubrifiant à base de poudre de savon, un ensemble de blocs de tréfilage à galets comprenant chacun deux paires de galets disposées au voisinage l'une de l'autre selon des plans perpendiculaires entre eux contenant le fil et respectivement parallèles à des première et seconde directions de référence prédéterminées pour réaliser au cours de passes successives par laminage à froid des réductions progressives de section avec des taux d'écrouissage déterminés dégressifs compris entre environ 28 % et 15 %, un bloc de calibrage à galets disposé en aval des blocs de tréfilage à galets et comprenant deux paires de galets disposées au voisinage l'une de l'autre selon des plans perpendiculaires entre eux contenant le fil et respectivement parallèles auxdites première et seconde directions de référence pour réaliser une très faible passe supplémentaire n'apportant qu'une réduction de diamètre du fil au plus égale à environ un dixième de millimètre, une première série d'un nombre impair de galets de redressage disposés en quinconce dans un premier plan parallèle à ladite première direction de référence et une seconde série du même nombre impair de galets de redressage disposés en quinconce dans un second plan parallèle à ladite seconde direction de référence.Another subject of the invention is an installation for manufacturing smooth steel wire of small section, in particular for concrete reinforcement or welded mesh from wire rod by cold deformation in successive passes, characterized in that it includes a single inlet reservoir to contain a soap powder lubricant, a set of roller drawing blocks each comprising two pairs of rollers arranged in the vicinity of one another in perpendicular planes containing the wire and respectively parallel to first and second predetermined reference directions in order to achieve, during successive passes by cold rolling, progressive reductions in section with determined decreasing work hardening rates of between approximately 28% and 15%, a calibration block with rollers arranged downstream of the roller drawing blocks and comprising two pairs of rollers arranged in the vicinity one of e the other along planes perpendicular to each other containing the wire and respectively parallel to said first and second reference directions to achieve a very small additional pass providing only a reduction in wire diameter at most equal to about one tenth of a millimeter, a first series of an odd number of straightening rollers arranged in staggered rows in a first plane parallel to said first reference direction and a second series of the same odd number of straightening rollers staggered in a second plane parallel to said second reference direction.
Chaque bloc de tréfilage à galets comprend une première paire de galets situés dans un plan parallèle à ladite première direction de référence et comprenant des gorges à section ovalisée, et une seconde paire de galets situés immédiatement en aval de la première paire de galets dans un plan parallèle à ladite seconde direction de référence et comprenant des gorges à section circulaire.Each roller drawing block comprises a first pair of rollers located in a plane parallel to said first reference direction and comprising grooves of oval cross section, and a second pair of rollers located immediately downstream of the first pair of rollers in a plane parallel to said second reference direction and comprising grooves of circular section.
Selon un aspect particulier de la présente invention, qui permet de limiter les investissements nécessaires à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, l'installation comprend un bâti de banc de tréfilage, des cabestans de traction, des pantins de régulation de vitesse et des poulies de renvoi d'un banc de tréfilage du type à passage direct sans glissement et sans torsion disposés habituellement entre des blocs de tréfilage constitués d'une réserve de poudre de savon et d'une filière et les blocs de laminage à galets sont disposés à l'emplacement des blocs de tréfilage classiques sur le bâti de banc de tréfilage.According to a particular aspect of the present invention, which makes it possible to limit the investments necessary for the implementation of the method according to the invention, the installation comprises a frame of wire drawing bench, traction capstans, speed control jacks and deflection pulleys of a wire drawing bench of the direct passage type without sliding and without torsion usually arranged between wire drawing blocks made up of a soap powder reserve and a die and the roller rolling blocks are arranged at the location of the conventional drawing blocks on the frame of the drawing bench.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention l'invention ressortiront de la description suivante d'un mode particulier de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- - la figure 1 est une vue schématique de dessus d'une installation de fabrication de fil d'acier lisse selon la présente invention,
- - la figure 2 est une vue schématique en perspective montrant la combinaison d'une opération de laminage à froid à quatre galets et d'une opération de redressage selon deux plans orthogonaux sur une même chaîne en continu, conformément à l'invention,
- - les figures 3 et 4 sont des sections agrandies montrant la forme des gorges des galets des première et deuxième paires de galets d'un bloc de laminage tel que celui représenté sur la figure 2,
- - la figure 5 est une vue en perspective d'une partie de l'installation de fabrication de fil lisse selon l'invention montrant des éléments communs avec un banc de tréfilage, et
- - la figure 6 est une vue schématique en élévation d'un bloc de laminage d'une installation de fabrication de fil lisse selon l'invention.
- FIG. 1 is a schematic top view of an installation for manufacturing smooth steel wire according to the present invention,
- - Figure 2 is a schematic perspective view showing the combination of a cold rolling operation with four rollers and a straightening operation in two planes orthogonal on the same continuous chain, in accordance with the invention,
- FIGS. 3 and 4 are enlarged sections showing the shape of the grooves of the rollers of the first and second pairs of rollers of a rolling block such as that shown in FIG. 2,
- FIG. 5 is a perspective view of part of the installation for manufacturing smooth wire according to the invention showing elements common to a wire drawing bench, and
- - Figure 6 is a schematic elevational view of a rolling block of a smooth wire manufacturing installation according to the invention.
La figure 1 montre de façon schématique en vue de dessus l'ensemble d'une installation selon l'invention permettant de fabriquer en continu de façon simple avec une productivité élevée un fil lisse de faible section et possédant de bonnes caractéristiques mécaniques, à partir d'un fil machine obtenu par laminage à chaud tel qu'un fil de diamètre égal par exemple à 5,50 ou 6,50 mm. Le fil produit peut présenter un diamètre par exemple de 3 mm, 3,50 mm, 4 mm ou 4,50 mm.FIG. 1 schematically shows a top view of the assembly of an installation according to the invention making it possible to continuously manufacture in a simple manner with high productivity a smooth wire of small section and having good mechanical characteristics, from 'A wire rod obtained by hot rolling such as a wire of diameter equal for example to 5.50 or 6.50 mm. The wire produced can have a diameter for example of 3 mm, 3.50 mm, 4 mm or 4.50 mm.
Le fil machine est constitué par un acier au carbone tel que de l'acier électrique laminé à chaud.The wire rod is made of carbon steel such as hot rolled electrical steel.
L'installation 100 de la figure 1, dont une partie est représentée en perspective sur la figure 5, peut présenter la configuration générale d'un banc de tréfilage traditionnel multipasses avec une succession de postes disposés en série et traitant le fil en continu pour réduire sa section à chaque passe. A titre d'exemple la figure 1 montre une installation 100 à quatre passes, mais un nombre de passes différent compris par exemple entre trois et six est tout à fait possible.The
De préférence, comme représenté sur les figures 1 et 5, l'installation comporte à chaque poste de travail, sur un bâti 180, un cabestan de traction 111, 112, 113, 114, un pantin de régulation de vitesse 121, 122, 123, 124 et une poulie de renvoi 132, 133, 134, 135 de manière à définir une machine à passage direct du fil sans glissement ni torsion de celui-ci contrairement au cas des tréfileuses de type à accumulation.Preferably, as shown in FIGS. 1 and 5, the installation comprises at each work station, on a
L'installation selon l'invention peut ainsi comporter un certain nombre d'éléments communs aux machines à tréfiler connues, tel 'que le bâti 180, les cabestans de traction 111 à 114, les pantins 121 à 124, les poulies de renvoi 131 à 135 ainsi que les éléments d'entraînement (moteurs électriques, réducteurs) ou de refroidissement des cabestans 111 à 114.The installation according to the invention may thus include a certain number of elements common to known wire drawing machines, such as the
Contrairement aux tréfileuses classiques qui comportent des réservoirs de lubrifiant dits boîtes à savon à chaque poste, la machine de la figure 1 ne comporte qu'un seul réservoir 140 de lubrifiant du type poudre de savon placé à l'entrée de l'installation 100 et qui suffit pour toutes les opérations de déformation à froid effectuées ensuite en continu en plusieurs passes au sein de l'installation 100. Par ailleurs, l'installation 100 ne comporte aucune filière contrairement aux tréfileuses classiques.Unlike conventional drawing machines which have reservoirs of lubricant known as soap boxes at each station, the machine of FIG. 1 only has a
Selon l'invention, à chaque passe, un bloc 101, 102, 103, 104 de tréfilage à galets, qui assure en fait une opération de laminage à froid, agit sur le fil de section progressivement réduite, repéré par les références successives 10a, 11, 12, 13, pour réduire encore plus fortement sa section. Après la dernière passe dans le bloc à galets 104, le fil 14 est introduit dans un bloc 105 de calibrage à galets dont la structure peut être semblable à celle des blocs de laminage 101 à 104, mais qui ne réalise qu'une très faible passe. Le fil 15 calibré dans le bloc 105 est soumis ensuite à une opération de redressage ou détente dans un premier bloc 160 de redressage, puis le fil 16 redressé dans le bloc 160 est soumis à une seconde opération de redressage dans un second bloc de redressage 170 pour fournir un fil lisse 17 de faible section prêt à l'emploi pour constituer une armature de béton ou servir à la production de treillis soudés.According to the invention, at each pass, a
Une caractéritique essentielle de la présente invention réside dans la manière dont sont effectuées l'ensemble des déformations à froid du fil d'acier au sein de l'installation 100 pour garantir la production d'un fil lisse d'acier aux caractéristiques améliorées et contrôlées.An essential characteristic of the present invention resides in the manner in which all the cold deformations of the steel wire are carried out within the
Comme cela a déjà été indiqué plus haut, dans les installations classiques de tréfilage, l'utilisation de filières ne permet pas de contrôler les contraintes résiduelles dans le métal écroui. De plus, les opérations de redressage s'effectuent de façon tout à fait indépendante du tréfilage, ce qui ne permet pas d'assurer une libération optimisée des contraintes. Dans le cas d'utilisation de techniques connues de laminage à froid par passage du fil entre deux galets disposés à 180° l'un de l'autre ou entre trois galets disposés à 120° l'un de l'autre, il n'est pas non plus envisagé de contrôler les déformations finales de l'acier, ce qui ne permet pas d'obtenir des fils lisses d'une qualité améliorée.As already indicated above, in conventional wire drawing installations, the use of dies does not make it possible to control the residual stresses in the work hardened metal. In addition, the straightening operations are carried out completely independently of the drawing, which does not ensure an optimized release of stresses. In the case of using known techniques of cold rolling by passing the wire between two rollers arranged at 180 ° from one another or between three rollers arranged at 120 ° from one another, it does not Nor is it envisaged to control the final deformations of the steel, which does not make it possible to obtain smooth wires of improved quality.
Selon l'invention, il est réalisé au sein de l'installation 100 une déformation à froid du fil machine de départ qui combine un procédé de laminage à froid et un procédé de redressage en les rendant compatibles entre eux en vue d'une amélioration sur le plan métallurgique du produit final fabriqué en continu tout en améliorant la productivité.According to the invention, within the
Au cours des passes successives, le fil lubrifié 10a passe dans les blocs 101 à 104 de tréfilage à galets qui assurent chacun un laminage à froid par déformations orthogonales dans des plans perpendiculaires à l'aide de deux paires de galets 1, 2, 3, 4 (figure 2) disposées au voisinage l'une de l'autre selon des plans perpendiculaires entre eux contenant le fil et respectivement parallèles à des première et seconde directions de référence prédéterminées qui peuvent être par exemple une direction verticale V et une direction horizontale H.During successive passes, the lubricated
Le bloc de calibrage 105 comporte lui-même deux paires de galets comparables aux galets 1, 2, 3, 4 des blocs 101 à 104 et disposés de la même manière selon deux plans orthogonaux parallèles aux directions V et H.The
Le premier bloc de redressage 160 comporte une première série d'un nombre impair, par exemple 5, 7 ou 9, de galets de redressage 161 à 165 présentant un diamètre inférieur à celui des galets de laminage ou de calibrage 1, 2, 3, 4 et disposés en quinconce dans un plan contenant le fil 15 et parallèle à la direction prédéterminée verticale V.The
Le second bloc de redressage 170 comporte une seconde série du même nombre impair, par exemple 5, 7 ou 9, de galets de redressage 171 à 175 présentant le même diamètre que celui des galets de redressage 161 à 165 et disposés en quinconce dans un plan contenant le fil 16 et perpendiculaire au plan des galets 161 à 165, en étant ainsi parallèle à la direction prédéterminée horizontale H.The
Dans la mesure où le fil d'acier ne subit lui-même aucune torsion, ni entre les différentes passes de laminage, ni entre la dernière passe de laminage dans le bloc de tréfilage à galets 104 et le bloc de calibrage 105, ni entre le bloc de calibrage 105 et les deux séries 160, 170 de galets de redressage, il est garanti que l'ensemble des déformations à froid opérées en continu sur l'installation 100 sont réalisées selon des directions orthogonales bien définies et le redressage du fil peut lui-même être opéré dans des conditions optimisées du fait de la conservation en mémoire du sens de déformation du métal et de l'action des galets de redressage d'une manière compatible avec la déformation orthogonale de l'acier écroui.Insofar as the steel wire itself does not undergo any twist, either between the different rolling passes, or between the last rolling pass in the
Comme on l'a représenté sur les figures 3 et 4, il est avantageux que les galets 1, 2 de la première paire de galets 1, 2 placés verticalement et agissant en premier lieu sur le fil au sein d'un bl°C de laminage à froid 101, 102, 103 ou 104, présentent des gorges 81, 82 à section ovalisée avec une dimension de gorge plus importante dans la direction parallèle à l'axe des galets 1, 2. Au contraire, les galets 3, 4 de la seconde paire de galets placés horizontalement et agissant immédiatement en aval de la première paire de galets, par exemple à une distance de l'ordre de quelques centimètres, présentent des gorges 83, 84 à section circulaire. Les galets du bloc de calibrage 105 peuvent présenter la même configuration que les galets 1 à 4 des blocs de laminage à froid 101 à 104. Toutefois, il est aussi possible, pour l'opération de calibrage, d'utiliser quatre galets à gorges circulaires, dans la mesure où le bloc de calibrage 105 vise essentiellement à garantir la fiabilité du diamètre final ainsi que la masse métrique et ne réalise qu'une très faible passe de l'ordre du dixième de millimètre.As shown in Figures 3 and 4, it is advantageous that the
Dans les blocs de laminage 101 à 104, les taux d'écrouissage utilisés sont fonction des diamètres de fil d'entrée et de sortie et visent à maintenir un débit de métal identique sur chaque passe. En principe, les blocs 101 à 104 réalisent au cours des passes successives des réductions progressives de section avec des taux d'écrouissage déterminés dégressifs compris entre environ 28 et 15 %.In the rolling blocks 101 to 104, the hardening rates used are a function of the diameters of input and output wire and aim to maintain an identical metal flow rate on each pass. In principle, the
La figure 6 montre un exemple de réalisation de bloc de laminage à deux paires de galets 1, 2, 3, 4, tel que le bloc 101, mais l'ensemble des blocs 101 à 105 peuvent présenter des structures semblables à celle du premier bloc 101 représenté sur la figure 1. Des chapes 201, 202 de support des axes 221, 222 des galets 1, 2 de la première paire de galets placés verticalement sont montées autour d'axes 211, 212 sur un cadre support 91 fixé sur le socle 90 du bloc 101 destiné à être monté sur le bâti 180. Des vis de réglage 231, 232 permettent de modifier légèrement la position des chapes 201, 202 par rotation autour des axes 211, 212 afin de régler l'écartement entre les galets 1, 2.FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a rolling block with two pairs of
De façon similaire deux chapes 203, 204 de support des axes 223, 224 des galets 3, 4 de la seconde paire de galets placés horizontalement sont montées autour d'axes 213, 214 sur un deuxième cadre support 92 fixé sur le socle 90 ou le premier cadre 91. Des vis de réglage 233, 234 permettent d'effectuer le réglage de l'écartement entre les galets 3, 4 par rotation des chapes 203, 204 autour des axes 213, 214.Similarly, two
Les références 251, 252, 253, 254 désignent les conduits d'amenée et de retour d'eau de refroidissement vers les chapes 201 à 204 de support des galets 1 à 4. La circulation d'eau à travers les chapes de support des galets et les axes de ces galets permet d'évacuer efficacement la chaleur créée lors du laminage du fil 10a qui après passage entre les gorges 81, 82 des galets 1, 2 puis les gorges 83, 84 des galets 3, 4 a subi un écrouissage et des déformations orthogonales bien orientées et sort avec une section réduite (tronçon de fil 11).The
Afin de montrer l'incidence de la mise en oeuvre de la combinaison d'un laminage et d'un redressage effectués conformément à l'invention, avec des paires de galets de laminage disposés dans deux plans perpendiculaires et des séries de galets de redressage disposés dans des plans perpendiculaires entre eux correspondant aux plans des galets de laminage, on donne dans le tableau ci-dessous, des séries de mesures d'allongement sous charge maximale (Agt) exprimées en pour cent relevées au cours de trois essais comparatifs effectués a) au cours d'une opération de tréfilage classique, b) au cours d'une opération de laminage classique, et c) au cours d'opérations combinées de laminage et de redressage effectuées selon l'invention.In order to show the impact of the implementation of the combination of rolling and straightening carried out in accordance with the invention, with pairs of rolling rollers arranged in two perpendicular planes and series of straightening rollers arranged in the planes perpendicular to each other corresponding to the planes of the rolling rollers, the table below gives series of elongation measurements under maximum load (Agt) expressed in percent recorded during three comparative tests carried out a) during a conventional drawing operation, b) during a conventional rolling operation, and c) during combined rolling and straightening operations carried out according to the invention.
On constate que la valeur moyenne de l'Agt pour des mesures effectuées lors de l'essai relatif à la présente invention (2,76 %) est beaucoup plus élevée que les valeurs moyennes correspondant aux essais relatifs aux opérations classiques de tréfilage (1,06 %) et de laminage (1,96 %).
Claims (11)
caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir unique (140) en entrée pour contenir un lubrifiant à base de poudre de savon, un ensemble de blocs de tréfilage à galets (101 à 104) comprenant chacun deux paires de galets (1,2; 3,4) disposées au voisinage l'une de l'autre selon des plans perpendiculaires entre eux contenant le fil et respectivement parallèles à des première et seconde directions de référenceprédéterminées (V, H) pour réaliser au cours de passes successives par laminage à froid des réductions progressives de section avec des taux d'écrouissage déterminés dégressifs compris entre environ 28 % et 15 %, un bloc de calibrage à galets (105) disposé en aval des blocs de tréfilage à galets (101 à 104) et comprenant deux paires de galets disposées au voisinage l'une de l'autre selon des plans perpendiculaires entre eux contenant le fil et respectivement parallèles auxdites première et seconde directions de référence (V, H) pour réaliser une très faible passe supplémentaire n'apportant qu'une réduction de diamètre du fil au plus égale à environ un dixième de millimètre, une première série (160) d'un nombre impair de galets de redressage (161-165) disposés en quinconce dans un premier plan parallèle audit premier plan de référence (V) et une seconde série (170) du même nombre impair de galets de redressage (171-175) disposés en quinconce dans un second plan parallèle audit second plan de référence (H).4. Installation for manufacturing smooth steel wire of small section, in particular for concrete reinforcements or welded mesh from wire rod by cold deformation in successive passes,
characterized in that it comprises a single reservoir (140) at the inlet for containing a soap powder-based lubricant, a set of roller drawing blocks (101 to 104) each comprising two pairs of rollers (1,2; 3,4) arranged in the vicinity of one another according to perpendicular planes between them containing the wire and respectively parallel to first and second predetermined reference directions (V, H) to achieve during successive passes by cold rolling progressive reductions in section with degressive determined work hardening rates of between approximately 28% and 15%, a grading block with rollers (105) arranged downstream of the drawing blocks with rollers (101 to 104) and comprising two pairs of rollers arranged in the vicinity of one another along planes perpendicular to each other containing the wire and respectively parallel to said first and second reference directions (V, H) to achieve a tr ès weak additional pass bringing only a reduction in diameter of the wire at most equal to about a tenth of a millimeter, a first series (160) of an odd number of straightening rollers (161-165) arranged in staggered rows in a foreground parallel to said first reference plane (V) and a second series (170) of the same odd number of straightening rollers (171-175) staggered in a second plane parallel to said second reference plane (H).
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