FR2529481A1 - Procede de fabrication de produits metalliques a section transversale circulaire - Google Patents

Abstract

L'INVENTION SE RAPPORTE A UN PROCEDE DE FABRICATION DE PIECES METALLIQUES PLEINES A SECTION TRANSVERSALE CIRCULAIRE, AU MOYEN D'UN LAMINOIR ROTATIF. ON UTILISE UN LAMINOIR ROTATIF A TROIS OU QUATRE ROULEAUX CROISES DONT LES ANGLES DE CROISEMENT ET D'AVANCE SONT REGLES DE MANIERE A REPONDRE A DES CONDITIONS SPECIFIQUES. LE PROCEDE PERMET L'OBTENTION, AVEC UN BON RENDEMENT, DE PRODUITS METALLIQUES SANS FISSURATION INTERNE OU FRACTURE INTERNE AMORCEE PAR UNE POROSITE. DANS UNE VARIANTE DU PROCEDE, LA PIECE A LAMINER EST EN ROTATION. DANS UNE AUTRE VARIANTE, LA PIECE NE TOURNE PAS ET LA CAGE DU LAMINOIR TOURNE AUTOUR DE LA PIECE. DANS CE DERNIER CAS, ON PEUT TRAVAILLER LA PIECE TELLE QU'ELLE EST PRODUITE PAR UNE MACHINE DE COULEE CONTINUE, SANS ETRE COUPEE.

Description

Procédé de fabrication de produits métalliques à section

transversale circulaire.

La présente invention se rapporte à un procédé

de fabrication de produits métalliques à section transver-

sale circulaire, par exemple des barres rondes en acier,

des tiges ou autres, au moyen d'un laminoir rotatif.

Les barres rondes en acier sont habituellement

fabriquées par une opération de laminage, au moyen de cy-

lindres de calibrage On a essayé récemment d'utiliser un laminoir rotatif pour la fabrication de barres rondes en

acier, en vue de réduire le coût de l'équipement.

Un laminoir rotatif du type à rouleaux inclinés, décrit dans le brevet japonais no 43980 de Showa 46, est

bien connu comme laminoir de hautes caractéristiques per-

mettant de réduire efficacement la section de produits pleins, en une seule passe La figure 1 est une vue de face

d'un tel laminoir rotatif, vu du côté de sortie de la piè-

ce 10 à travailler La figure 2 est une coupe suivant la

ligne II-II de la figure 1 La figure 3 est une vue de cô-

té illustrant l'angle d'avance P Le laminoir comprend

trois rouleaux coniques 11, 12 et 13, supportés à une ex-

trêmité et dontles axes sont désignés chacun par Y-Y, qui

peuvent tourner autour d'une ligne de passage X-X en liai-

son avec une cage de laminoir, non représentée, chaque rou-

leau ayant un diamètre sensiblement plus grand du côté d' entrée de la pièce 10 à travailler que du côté de sortie

de cette pièce Dans ce brevet, il n'est pas fait spécifi-

quement mention de l'angle de croisement Y (rÀdans la des-

cription), qui est un facteur important dans la présente invention, mais apparemment l'agencement des rouleaux est tel que l'angle de croisement y peut varier entre -50 et -600 Il faut noter à ce propos que l'angle de croisement y est exprimé en valeurs positives lorsque les bouts d'arbre

d'un même côté des rouleaux sont-proches de la pièce à tra-

vailler 10 du côté d'entréede celle-ci, et en valeurs néga-

tives lorsqu'ils sont proches de la pièce à travailler 10 de son côté de sortie D'autre part, l'angle d'avance r

est variable de 30 à 60 Avec un tel agencement de rou-

leaux, ce laminoir rotatif est revendiqué comme étant avan-

tageux en ce que la contrainte de cisaillement due à la torsion superficielle, si elle existe, exercée sur la piè-

ce laminée, est négligeable Toutefois, les essais effec-

tués par la présente demanderesse ont montré que cet agen-

cement de rouleaux ne permettait pas de correction notable de défauts internes, tels qu'une porosité ou autre, et provoquait un effet de cisaillement circonférentiel élevé, ce dispositif ne convenant donc pas pour la fabrication

de barres rondes en acier de haute qualité.

Dans "Plasticity and Working", (qui est un jour-

nal publié au Japon) Vol 7, no 67 et Vol 10, N O 104, a

été publié un article intitulé "Etude du laminage hélicol-

dal", en deux parties no 1 et no 2, qui traite d'un procédé de laminage dans lequel trois rouleaux coniques 21,22,23,

supportés aux deux extrémités et disposés autour de la piè-

ce 20 à travailler, sont mis en rotation pour laminer la pièce 20 tandis que cette dernière tourne en même temps,

comme représenté sur les figures 4 à 6 analogues aux figu-

res 1 à 3 (sauf en ce que la figure 4 représente l'ensemble des rouleaux vu du côté d'entrée de la pièce 20 à laminer),

et qui indique les résultats d'essais effectués avec un a-

gencement de rouleaux dans lequel l'angle de croisement y est O et l'angle d'avance ( est de O' à 14 Apparemment,

cet agencement de rouleaux peut provoquer un effort de ci-

saillement, dans la direction circonférentielle, moindre

que dans le cas de l'agencement connu mentionné précédem-

ment, alors que l'effort de cisaillement éventuel dû à la

torsion de surface peut être plus grand Selon les résul-

tats des essais également effectués par la présente deman-

deresse avec ce dispositif, on n'obtient pas de correction

satisfaisante des défauts internes tels que la porosité.

On a constaté en outre que l'efficacité du laminage avec cet agencement est faible et qu'une force de traction

vers l'avant devait être exercée.

Comme indiqué plus haut, les procédés connus de

fabrication de barres rondes en acier utilisant un lami-

noir hélicoïdal entraînent un certain nombre de difficul- tés non résolues et ils sont en réalité encore loin d'une

application pratique.

En dehors de ces inconvénients, il existe un besoin, afin d'augmenter le rendement de production, que

des pièces coulées produites par une machine de coulée con-

tinue ou des blooms d'acier produits par un laminoir à blooms soient directement envoyés,sans être coupés, à un

laminoir rotatif, pour leur allongement Si on veut sa-

tisfaire à cette demande, il est nécessaire que la pièce

à travailler ait la possibilité de ne pas être en rotation.

Pour cela, on a proposé un laminoir rotatif comportant un agencement de rouleaux inclinés, comme représenté sur les figures 7 à 9 (brevet japonais N O 91806 de Showa 57) La figure 7 est une vue de face de l'ensemble des rouleaux de ce laminoir rotatif La figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7 La figure 9 est une vue

de côté suivant la ligne IX-IX de la figure 7 Sur les fi-

gures, le repère 10 ' désigne une pièce à laminer et les repères 11 ', 12 ' et 13 ' désignent trois rouleaux coniques

supportés à une extrêmité La pièce 10 ' à laminer se dépla-

ce le long d'une ligne de passage X-X, dans la direction

de la grande flèche Les rouleaux coniques 11 ', 12 ' et 13 '-

sont supportés axialement dans une cage de rouleaux, non

représentée, qui peut tourner autour de la ligne de passa-

ge X-X, les axes individuels Y-Y des rouleaux étant incli-

nés d'un angle Y (angle de croisement) par rapport à la ligne de passage X-X et d'un angle <l (angle d'avance) dans la direction circonférentielle de la ligne de passage X-X, les extrémités de plus petit diamètre des rouleaux 11 ', 12 ' et 13 ' étant dirigées vers l'aval de la trajectoire de la pièce 10 ' à laminer, de sorte que les rouleaux coniques

individuels peuvent tourner autour de leurs axes respec-

tifs et autour de la ligne de passage X-Xpour laminer la pièce 10 ' Le réglage angulaire des rouleaux 11 ', 12 ' et 13 ' est en général tel que l'angle de croisement K est de -50 à -60 (il faut noter à cepropos que l'angle de croisement K est exprimé en valeurs positives lorsque les bouts d'arbre d'un même côté des rouleaux sont proches

de la pièce i O ' du côté d'entrée de celle-ci, et en va-

leurs négatives lorsqu'ils sont proches de la pièce 10 ' à

laminer, de son côté de sortie), tandis que l'angle d'avan-

ce ( 3 est de 3 à 60.

Toutefois, les essais effectués par la présente demanderesse ont montré que, bien que le procédé présente l'avantage que les produits laminés suivant ce procédé ne supportent pas beaucoup d'effort de cisaillement dû à la torsion de surface, son apport éventuel en ce qui concerne la correction de défauts internes, tels que porosité ou

autresreste douteux On a également constaté que le procé-

dé ne permet pas un rendement élevé de laminage et ne pro-

cure pas de précision dimensionnelle suffisante en ce qui

concerne le diamètre extérieur du produit.

La présente invention a été établie à partir de -la situation de l'art antérieur et des difficultés qui y

sont associées, comme décrit ci-dessus.

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale

circulaire,qui permet une réduction élevée et un fort ren-

dement de production.

L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale

circulaire, qui risque moins d'engendrer un effort de ci-

saillement circonférentiel et qui n'entraîne pas de risque de fissurations internes amorcées par des inclusions, sous

contrainte de cisaillement, même lorsqu'on lamine une matiè-

re moins facile à travailler, c'est-à-dire ayant une dé-

formabilité thermique faible.

L'invention vise également un procédé qui permet la fabrication à haut rendement de produits métalliques à section circulaire, à partir de billettes (qui présentent en général une porosité centrale) produites par coulée continue De façon plus spécifique, l'invention vise un procédé qui permet de fabriquer des produits métalliques

à section circulaire à partir de billettes de coulée con-

tinue, au moyen d'un laminoir rotatif, de façon à ce que l'effort de cisaillement circonférentiel soit réduit afin d'éviter des fractures internes possibles amorcées par des porosités,ou des fractures dites de Mannesmann, et de façon à ce que les porosités soient consolidées (effacées)

et réduites au minimum par un laminage suffisant.

La présente invention a encore pour objet un pro-

cédé qui permet un laminage à forte réduction de matières

moins faciles à travailler et qui convient pour le raccor-

dement direct à une coulée continue et/ou à d'autres opéra-

tions de laminage, afin d'obtenir une production de grand

rendement de produits métalliques de haute qualité à sec-

tion transversale circulaire.

La présente invention procure un procédé de fabri-

cation de produits métalliques à section transversale cir-

culaire,qui comprend les opérations de production d'une

pièce pleine en forme de barre, à section transversale cir-

culaire ou hexagonale ou polygonale d'ordre supérieur, et d'allongement de la pièce en une pièce pleine à section transversale circulaire, par réduction de son diamètre, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise un laminoir rotatif dans l'opération d'allongement, pendant laquelle la pièce à laminer est mise en rotation, ce laminoir rotatif comprenant trois ou quatre rouleaux disposés autour d'une ligne de passage pour la pièce à travailler, les axes des rouleaux étant inclinés ou inclinables de façon à ce que

les bouts d'arbre des rouleaux du côté d'entrée de la piè-

ce soient proches de la ligne de passage, suivant un an-

gle de croisement Y, ces axes étant inclinés suivant un angle d'avance ( 3 de façon à ce que les bouts d'arbre d' un même côté des rouleaux soient orientés dans la même di-

rection circonférentielle de la pièce à laminer, les rou-

leaux étant supportés à leurs deux extrémités respecti-

ves, et en ce que les angles de croisement et d'avance sont fixés à l'intérieur des plages suivantes

00 < < 150

< < 20

< + > < 30 e.

L'invention procure également un procédé de fa-

brication de produits métalliques à section transversale circulaire, qui comprend les opérations de production d' une pièce pleine en forme de barre, à section transversale circulaire ou hexagonale ou polygonale d'ordre supérieur,

et d'allongement de la pièce en une pièce pleine de sec-

tion transversale circulaire, par réduction de son diamè-

tre, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise un laminoir rotatif dans l'opération d'allongement (pendant laquelle la pièce à travailler n'est pas mise en rotation), ce laminoir rotatif comportant trois ou quatre rouleaux qui peuvent tourner sur leurs arbres respectifs et qui sont disposés dans une cage pouvant tourner autour d'une ligne de passage de la pièce à travailler, les axes des rouleaux étant inclinés ou inclinables de façon à ce que les bouts d'arbre des rouleaux du côté d'entrée de la pièce soient

proches de la ligne de passage, suivant un angle de croi-

sement T, ces axes étant inclinés suivant un angle d'a-

vance de façon à ce que-les bouts d'arbre d'un même côté

des rouleaux soient orientés dans la même direction circon-

férentielle de la pièce à travailler, et en ce que les an-

gles de croisement et d'avance sont réglés à l'intérieur des plages suivantes:

0 < < 60

3 < < 450

D'autres objets et avantages de l'invention ap-

paraitront aux hommes de l'art à la lecture de sa descrip-

tion détaillée ci-après et des dessins annexés. La figure 1 est une vue de face schématique, illustrant la construction d'un laminoir rotatif usuel à rouleaux inclinés; la figure 2 est de la figure 1; la figure 3 est angle d'avance À; la figure 4 est illustre un procédé connu pièce ronde en acier; la figure 5 est de la figure 4; la figure 6 est gle d'avance (; la figure 7 est une coupe suivant la ligne II-Il une vue de côté définissant un une vue de face schématique qui pour le laminage hélicoïdal d'une une coupe suivant la ligne V-V

une vue de côté montrant un an-

une vue de face qui illustre l'a-

gencement des rouleaux, dans un autre laminoir rotatif ro-

tatif de type connu;

la figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII-

VIII de la figure 7; la figure 9 est une vue de côté suivant la ligne IXIX de la figure 7; la figure 10 est une vue de face schématique qui illustre la construction d'un laminoir rotatif utilisé dans la mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention;

la figure 11 est une coupe suivant la ligne XI-

XI de la figure 10; la figure 12 est une vue de côté illustrant un angle d'avance (t; la figure 13 est une coupe à travers une pièce

d'essai pour la mesure de l'effort de cisaillement circon-

férentiel

la figure 14 est une coupe illustrant une confi-

guration de la pièce après laminage, à titre d'exemple; la figure 15 est une représentation schématique de la déformation circonférentielle par cisaillement;

les figures 16 (a), 16 (b) et 16 (c) sont des gra-

phiques qui illustrent l'effet de l'angle d'avance et

de l'angle de croisement sur le comportement de contrac-

tion de trous artificiels;

la figure 17 est une représentation photogra-

phique illustrant l'effet de l'angle d'avance et de l'an-

gle de croisement sur la contraction d'une porosité in-

terne, dans des billettes rondes provenant d'une coulée continue; les figures 18 (a) et 18 (b) sont des vues de face

et de côté d'éprouvettes pour la mesure de l'effort de ci-

saillement dû à la torsion de surface; la figure 19 est une vue de côté illustrant la configuration d'une gorge après laminage;

la figure 20 est un graphique de l'effort de ci-

saillement dû à la torsion de surface;

les figures 21 (a), 21 (b) et 21 (c) sont des dia-

grammes de mesures de précision dimensionnelle longitudi-

nale;

la figure 22 est un graphique de mesures de vi-

tesse de laminage; les figures 23 et 24 sont des vues explicatives de la fracture de Mannesmann; la figure 25 est une vue de face schématique qui illustre la construction d'un laminoir rotatif utilisé dans la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention;

la figure 26 est une coupe suivant la ligne XXVI-

XXVI de la figure 25; la figure 27 est une coupe suivant la ligne XXVIIXXVII de la figure 25; la figure 28 est une représentation schématique de la déformation circonférentielle de cisaillement; les figures 29 (a) et 29 (b) sont des graphiques qui illustrent l'effet de l'angle d'avance et de l'angle de croisement sur la contraction de trous artificiels;

la figure 30 est une représentation photographi-

que illustrant l'effet de l'angle d'avance et de l'angle de croisement sur la consolidation d'une porosité interne, dans des billettes rondes de coulée continue;

la figure 31 est un graphique de l'effort de ci-

saillement dû à la torsion de surface;

la figure 32 est un graphique de mesures de pré-

cision dimensionnelle longitudinale; et

la figure 33 est un graphique de mesures de vi-

tesse de laminage.

Le procédé conforme à la présente invention est décrit maintenant en détail, d'abord avec référence à une

disposition dans laquelle une pièce ou matière à travail-

ler est mise en rotation.

La figure 10 est une vue de face illustrant la pièce 30 en cours de laminage, vue du côté d'entrée de la pièce à travailler, un dispositif à trois rouleaux étant utilisé conformément à l'invention La figure 11 est une

coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 10, et la figu-

re 12 est une vue de côté représentant un angle d'avance P utilisé dans l'agencement des rouleaux Les trois rouleaux

31, 32 et 33 comportent des gorges 31 a, 32 a et 33 a respec-

tzivement, adjacentes aux extrémités des rouleaux du côté de sortie de la pièce laminée A partir de la gorge, le diamètre de chaque rouleau diminue linéairement vers son bout d'arbre du côté d'entrée de la pièce et son diamètre augmente linéairement ou suivant un profil courbe du côté de sortie de la pièce Par conséquent, les rouleaux 31,32 et 33 sont sensiblement tronconiques et comportent des surfaces d'entrée 31 b, 32 b et 33 b et des surfaces de sortie 31 c, 32 c et 33 c Les rouleaux 31, 32 et 33 sont disposés de façon à ce que leurs surfaces d'entrée 31 b, 32 b et 33 b se trouvent du côté amont de la trajectoire de la pièce à travailler et que les points d'intersection O entre les axes Y-Y des rouleaux et un plan contenant les gorges

31 a, 32 a et 33 a (ces points d'intersection O étant appe-

lés, dans ce qui suit, centres de réglage des rouleaux, de la même façon que sur les figures 1 à 6) soient situés sensiblement à égale distance les uns des autres autour de la ligne de passage X-X et dans un plan rencontrant perpendiculairement la ligne de passage X-X Les axes Y-Y des rouleaux 31, 32 et 33 sont croisés (inclinés)suivant un angle de croisement K à l'endroit de leur centre O de réglage de rouleau respectif, par rapport à la ligne de passage X-X, de façon à ce que leurs bouts d'arbre avant

soient proches de la ligne de passage X-X, comme représen-

té sur la figure 11, et qu'en même temps leurs bouts d'ar-

bre avant soient inclinés d'un angle d'avance < vers le même côté circonférentiel de la pièce 30, comme représenté

sur les figures 10 et 12 Les rouleaux 31, 32 et 33, ac-

couplés à une source d'entraînement non représentée, sont mis en rotation dans le même sens, comme indiqué par les flèches sur la figure 10, de sorte qu'une pièce chaude 30 vissée entre les rouleaux est déplacée vers l'avant dans la direction axiale,tout en étant mise en rotation sur son axe Ainsi, la pièce 30 est réduite diamétralement à un

degré élevé, pendant qu'elle se visse vers l'avant.

La configuration de la pièce 30 à travailler à chaud est de préférence circulaire en section transversale,

mais elle peut être hexagonale ou polygonale d'ordre supé-

rieur Puisque la pièce 30 est soumise à un laminage pen-

dant sa rotation, une pièce comportant un plus petit nom-

bre d'angles peut exercer des chocs importants sur le la-

minoir rotatif, ce qui est gênant pour l'opération de la-

minage Un profil carré est indésirable, car il serait tor-

du L'exécution de l'opération de production de barres ou de billettes, ou de l'opération d'allongement de la

pièce au moyen du laminoir rotatif représenté sur les fi-

gures 10 à 12, est décrite ci-après.

Comme déjà indiqué, des valeurs particulières sont fixées pour les angles de laminage <, p et X +

e, Du côté de la limite supérieure, l'angle de croise-

ment K est réglé à moinsde 150 La raison en est que, lorsque Y est supérieur à cette limite, il risque de se produire une certaine interférence, du côté aval de la trajectoire de la pièce, entre les extrémités des-rouleaux et la partie d'une chaise de laminoir qui est située près de la ligne de passage Du côté de la limite inférieure, Y est réglé à une valeur supérieur à O car un angle

de croisement Y 4 O' ne permet pas de supprimer la défor-

mation circonférentielle de cisaillement à un endroit pro-

che de l'axe de la pièce, pour obtenir une précision di-

mensionnelle longitudinale satisfaisante.

La limite supérieure de l'angle d'avance (?> est définie à 20 La raison est la même que dans le cas de la limite supérieure pour y La limite inférieure est p >

3 Lorsque CI est inférieur à 30, il est impossible de ré-

duire au minimum la déformation de cisaillement circonfé-

rentielle en un point proche du centre de la pièce et d'ob-

tenir un bon effet de consolidation des porosités internes

dans des billettes de coulée continue ou des blooms.

La limite supérieure de î + ( 2 est de 30 Lors-

que cette limite est dépassée, il y a une interférence im-

portante entre la chaise de laminoir et les rouleaux, com-

me déjà indiqué En outre, il devient difficile de mainte-

nir les paliers des rouleaux logés dans la chaise de lami-

noir Tout cela rend impossible de conserver la disposition

de supportage aux deux extrêmités,pour les rouleaux La li-

mite inférieure de y + ( 2 > est de 50 Pour toute valeur au-dessous de cette limite, il est impossible d'obtenir une efficacité pratique de laminage (vitesse) et de plus il est difficile de consolider les porosités dans les

pièces provenant de l'étage de coulée continue.

Les conditions définies ici pour & et e sont très différentes de celles qui sont prévues dans l'art antérieur, en ce que les valeurs de y sont positives En fait, la fixation de l'angle de croisement à une valeur positive procure un effet favorable à la consolidation de la porosité interne et à la limitation de la contrainte

de cisaillement circonférentielle La structure de suppor-

tage aux deux extrémités des rouleaux est destinée à aug-

menter la rigidité du laminoir et à éviter la formation de

marques hélicoïdales Une telle structure support est dé-

crite dans l'article "Etude du laminage hélicoïdal", cité

plus haut.

Divers essais ont été effectués pour préciser les avantages de l'invention Les résultats de ces essais

sont indiqués ci-après Les pièces utilisées pour le la-

minage sont en acier mi-dur au carbone ( 0,45 % de carbone).

Toutes les pièces sont chauffées à 1200 'C et soumise à un

laminage.

EXEMPLE 1

Effort de cisaillement circonférentiel Cinq tiges 40, de 2,5 mm de diamètre chacune, sont noyées dans chaque pièce de matière de départ, de

70 mm de diamètre et 300 mm de longueur, en position axia-

lement parallèle, de façon à ce qu'elles soient situéessur le même rayon, comme représenté sur la figure 13 Après

laminage, on contrôle le déplacement des tiges 40 (qui re-

présente le mouvement du métal) pour déterminer l'effort

de cisaillement circonférentiel dans une section tranversa-

le de la matière travaillée.

Les conditions de laminage sont les suivantes

* l'angle d'avance r> est fixé à = 7 ; l'angle de croise-

ment t est modifié à trois valeurs différentes, à savoir

90, à l'intérieur de la plage définie dans la présente in-

vention, et 0 et -90, qui sont toutes deux en dehors de cette plage; et la réduction de section est modifiée à quatre valeurs différentes, à savoir 60 %, 70 %, 75 % et 80 %, pour chaque angle de croisement Y utilisé Les résultats des essais sont indiqués sur la figure 15, sur laquelle le déplacement des tiges, reliées par une ligne continue, est représenté pour chaque cas Les résultats montrent que,

lorsque la réduction de section augmente, l'effort de ci-

saillement circonférentiel devient sensible, en fonction

de l'angle de croisement utilisé, et que l'effort de ci-

saillement circonférentiel est le plus petit pour Y = 9 ,

bien que la différence entre les différents cas soit fai-

ble lorsque la réduction de section est petite D'autre part, on voit que dans le cas de Y = 90, il n'y a pas

d'effort de cisaillement circonférentiel en un point adja-

cent à l'axe de la pièce, c'est-à-dire que le déplacement du métal suit une configuration rectiligne, tandis que dans le cas de Y = -90, il se produit une déformation de

cisaillement circonférentielle notable sur toute la sec-

tion transversale, y compris sa partie centrale Lorsque

-0, la situation est intermédiaire entre les deux au-

tres cas Ainsi, les résultats d'essai montrent que par ré-

glage de l'angle de croisement à Y > 0 , ou de préférence

par utilisation d'une valeur X plus grande, il est possi-

ble d'éviter un effort de cisaillement en un point adja-

cent à l'axe de la section transversale de la pièce L'ab-

sence d'effort de cisaillement circonférentiel a pour con-

séquence qu'il n'y a pas de champ de contrainte de cisail-

lement circonférentielle Par conséquent, lorsqu'on uti-

lise le procédé conforme à la présente invention, il ne se produit pas de fissure due à une porosité interne et donc

pas de fracture de Mannesmann.

EXEMPLE 2

Comportement de contraction de trou artificiel Des pièces de matière de base, ayant chacune un

diamètre de 70 mm et une longueur de 300 mm, dans lesquel-

les sont percés des trous artificiels (pour simuler une porosité centrale) de 2 mm, 4 mm et 6 mm de diamètre, sont utilisées comme pièces à travailler Après laminage de ces pièces, on examine l'effet du laminage sur la ferme-

ture des trous artificiels Pendant l'opération de lami-

nage, on modifie l'angle d'avance f% à six valeurs diffé-

rentesdans une plage de 3 à 130,et on modifie l'angle de croisement e à trois valeurs différentes comme dans l'exemple 1, c'est-à-dire = 9 , à l'intérieur de la plage définie dans la présente invention, et e = O et

-90, toutes deux à l'extérieur de cette plage Le pourcen-

tage de réduction de diamètre est fixé à 53 % (réduction

d'un diamètre de 70 mm à un diamètre de 33 mm) Les résul-

tats des essais sont indiqués sur les figures 16 (a), 16 (b)

et 16 (c).

Les faits suivants sont nettement prouvés par

les résultats Lorsque l = 90, des trous artificiels jus-

qu'à 4 mm de diamètre peuvent être contractés ou refermés, si ( = 13 Lorsque -9 = -9 , par contre, même les trous

les plus petits, de 2 mm de diamètre, ne sont pas contrac-

tés, même si = 130 Dans le cas de ï = 0 , on peut ob-

tenir un effet intermédiaire entre les deux cas précédents,

des trous artificiels de 2 mm de diamètre étant contrac-

tés lorsque ( = 13 Quelhue soit l'angle de croisement l'angle d'avance < a un effet sur la contraction des trous artificiels et plus l'angle d'avance t est grand, plus

son effet sur la contraction est important.

Ainsi, on peut dire que lorsque Y > 0 et plus

les angles de croisement et d'avance sont réglés à des va-

leurs élevées, plus l'effet de consolidation obtenu en ce

qui concerne la porosité interne est grand.

EXEMPLE 3

Caractéristiques de consolidation de la porosité interne dans une billette de coulée continue.

L'effet sur la consolidation de la porosité in-

terne est examiné, avec utilisation de pièces de matière

de base produites par coulée continue.

On utilise des pièces à laminer, dont chacune est constituée d'un tronçon de barre ronde de 70 mm de

diamètre et 300 mm de longueur provenant d'une partie cen-

trale d'une billette de coulée continue de forte section,

de 380 mm de diamètre La pièce est laminée avec une réduc-

tion de section de 78 % (d'un diamètre de 70 mm à un diamè-

tre de 33 mm) Les conditions de laminage sont les sui-

vantes: l'angle d'avance ( est modifié à trois valeurs différentes, 40, 80 et 120, et l'angle de croisement Y à trois valeurs différentes,-9 ', O et -9 , c'est-à-dire au

total neuf cas Pendant l'opération de laminage, le lami-

noir rotatif est arrêté afin d'obtenir des pièces semi-

laminées Ces pièces sont coupées longitudinalement par moitié et les pièces ainsi coupées sont examinées en ce qui concerne leur état de porosité interne Les résultats

de l'examen sont représentés photographiquement sur la fi-

gure 17 On remarque les points suivants:

i) lorsque l'angle de croisement Y = -9 , des dé-

fauts amorcés par une porosité dans la matière de base se

développent sous l'influence de la contrainte de cisaille-

ment circonférentielle Autrement dit, il se produit un phénomène de fracture dite de Mannesmann Plus l'angle d'avance g 1 est grand et plus le degré de fracture est

faible Toutefois, il est difficile d'obtenir une configu-

ration interne saine.

ii) Lorsque l'angle de croisement = 90, la porosité est complètement consolidée (effacée), même si l'angle

d'avance CI est réglé à une valeur faible.

iii) Lorsque l'angle de croisement Y = 0 , la situa-

tion est intermédiaire entre les deux cas ci-dessus Si 1 ' angle d'avance ( est plus grand, la consolidation de la

porosité interne est favorable.

Par suite, lorsqu'on soumet des billettes de coulée continue à un laminage, il est souhaitable d'utiliser

un angle de croisement -' > 00, et de préférence un an-

gle de croisement plus grand, et un angle d'avance rela-

tivement grand, du point de vue de la consolidation de

la porosité interne.

EXEMPLE 4

Effort de cisaillement dû à la torsion de surface L'effort de cisaillement du à la torsion de

surface est le seul facteur pour lequel la présente in-

vention se compare défavorablement aux deux procédés con-

nus cités plus haut.

Des pièces à laminer sont préparées par forma-

ge d'une gorge longitudinale 41, de 1 mm de profondeur et 1 mm de largeur, sur la surface de la matière de base, comme représenté sur les figures 18 (a) et 18 (b) Chaque pièce est laminée avec une réduction de section de 78 %

(d'un diamètre de 70 mm à un diamètre de 33 mm) Les mesu-

res de l'angle de torsion relatif à la gorge 41 après laminage sont indiquées sur la figure 20 L'expression

"angle de torsion" désigne un angle défini entre une li-

gne droite parallèle à l'axe, sur la surface, et la trace de la gorge 41, comme représenté sur la figure 19 Les

conditions de laminage sont les suivantes: l'angle d'a-

vance (, est modifié à six valeurs différentes, dans la plage de 30 à 13 , et l'angle de croisement t est modifié à trois valeurs différentes, 9 , O' et -9 , c'est-à-dire dix-huit cas au total Les résultats font apparaître les

faits suivants.

i) Lorsque 9 = -9 , l'effort de cisaillement dû à

la torsion de surface est négligeable.

ii) Lorsque Y = 90, l'effort de cisaillement dû à la torsion de surface est sensible Toutefois, on peut réduire ce défaut par utilisation d'un angle d'avance plus

grand.

iii) Lorsque = O , la situation est intermédiaire

entre les deux cas ci-dessus.

Ainsi, on peut dire que lorsqu'on applique le

procédé conforme à la présente invention il est préféra-

ble de choisir un angle d'avance t relativement grand,

du point de vue de la diminution de l'effort de cisaille-

ment dû à la torsion de surface.

EXEMPLE 5

Précision dimensionnelle longitudinale Des pièces de matière de base, ayant chacune

un diamètre de 70 mm et une longueur de 300 mm, sont la-

minées avec une réduction de section de 67 % (d'un diamè-

tre de 70 mm à un diamètre de 40 mm) On examine les varia-

tions dimensionnelles longitudinales Les conditions de la-

minage sont les suivantes:l'angle d'avance est réglé à

t = 40 et l'angle de croisement est modifié à trois va-

leurs différentes, 90, 0 et -90 Les résultats sont indi-

qués sur les figures 21 (a), 21 (b) et 21 (c) Lorsque T = 90 la plage de variation est de + 0-,10 % et lorsque Y = -90

elle est + 0,75 % Lorsque Y = O , la variation est inter-

médiaire entre les deux cas ci-dessus On voit que l'angle de croisement Y > O' est efficace en ce qui concerne la

précision dimensionnelle.

EXEMPLE 6

Vitesse de laminage On examine les vitesses de laminage dans le cas de pièces de base de 70 mm de diamètre, laminées avec une réduction de section de 78 % (d'un diamètre de 70 mm à un diamètre de 33 mm) Les conditions de laminage sont les

suivantes: vitesse de rotation de rouleau 100 t/mn; diamè-

tre de gorge de rouleau 250 mm; angle d'avance ( modifié

à six valeurs différentes, de 30 à 13 ; et angle de croi-

sement Y modifié à trois valeurs différentes, 90, O' et

-90, soit au total dix-huit variations d'angle Les résul-

tats sont indiqués sur la figure 22 Lorsque Y = 9 , des

vitesses de laminage plus élevées sont possibles La vites-

se de laminage tend à augmenter lorsque l'angle d'avance < augmente Par conséquent, pour accroître le rendement

de laminage, il est souhaitable de régler l'angle de croi-

sement & > 0 , et de préférence plus grand, l'angle d'a-

vance (t étant fixé à une valeur raisonnablement grande.

EXEMPLE 7

Exemples d'application au laminage de matières difficiles à travailler Des aciers alliés à forte teneur en nickel et

forte teneur en chrome, comme spécifiés dans le tableau ci-

dessous, sont examinés en ce qui concerne leur facilité de

travail dans l'opération d'allongement conforme à la pré-

sente invention Chaque pièce de matière est chauffée à une température spécifique, à laquelle sa déformabilité

est faible,puis elle est soumise à un laminage On cons-

tate qu'un laminage à forte réduction est possible, avec une réduction par passe de 40 à 80 % Lorsque la réduction

est supérieure à 80 %, la température de la pièce à travail-

ler devient trop élevée au point que la déformabilité de la pièce disparait pendant le laminage jusqu'à ce qu'elle

soit réduite en pièces finies.

Echantillon Ni Cr Mo Tempéra-

n ture de

49,2 24,4

6,84 25,8

9,20 18,1

11,7 17,0

36,5 26,4

,5 30,5

,8 3,0 0,16 2,3 3,2 3,2

chauffa-

ge

1210 C

L'opération d'allongement décrite ci-dessus peut être utilisée dans différents procédés de fabrication de

produits sidérurgiques, de la façon suivante.

Un mode de mise en oeuvre consiste à utiliser l'opération d'allongement comme stade de blooming dans la

fabrication du produit sidérurgique Dans ce cas, les bil-

lettes sortant d'une machine de coulée continue sont en-

voyées à l'étage d'allongement et les pièces laminées à cet étage peuvent être ensuite envoyées à un train à tu- bes, un train à fers marchand, un train à fils ou un train

à profilés, selon le type du produit.

Les matières coulées à partir de lingots peuvent

également être envoyées, comme pièces à travailler, à l'é-

tage d'allongement, ou bien les lingots sont passés dans un laminoir à blooms et transformés en billettes qui sont

à leur tour envoyées à l'étage d'allongement.

Un autre mode de mise en oeuvre consiste à uti-

liser l'opération d'allongement suivant l'invention comme étage de laminage de dégrossissage, pour l'envoi de pièces à un train à fers marchand ou un train à fils Dans ce cas, les billettes coulées par une machine de coulée continue

sont envoyées à l'étage d'allongement, pour laminage de dé-

grossissage, et les pièces ainsi dégrossies sont ensuite envoyées à un laminoir intermédiaire ou de finition pour

la fabrication de barres ou tiges Il est également pos-

sible que des blooms coulés par une machine de coulée con-

tinue soient soumis à un blooming et envoyés ensuite à l'é-

tage d'allongement pour un laminage de dégrossissage, les

pièces ainsi dégrossies étant ensuite envoyées à un lami-

noir intermédiaire ou de finition pour la fabrication de barres ou de fils En outre, il est possible d'envoyer des

billettes, obtenues par blooming de lingots, à l'étage d'al-

longement pour un laminage de dégrossissage, le produit

étant ensuite envoyé à un laminoir intermédiaire ou de fi-

nition pour la fabrication de barres ou de fils.

Un autre mode de mise en oeuvre consiste à uti-

liser l'opération d'allongement comme étage de laminage de fers marchand Dans ce cas, des billettes produites par une machine de coulée continue sont envoyées à cet étage d'allongement, pour laminage en barres En variante, des blooms coulés par une machine de coulée continue sont transformés en billettes et les billettes ainsi obtenues

sont envoyées au dit étage d'allongement, pour transforma-

tion en barres Il est également possible d'envoyer des

billettes, obtenues par blooming de lingots, au dit éta-

ge d'allongement, pour la fabrication de barres.

On explique maintenant les raisons pour lesquel-

les la fracture dite de Mannesmann peut être diminuée par

utilisation d'un laminoir rotatif à trois ou quatre rou-

leaux Si, comme représenté sur les figures 23 et 24, les efforts des rouleaux s'exercent sur une pièce à section circulaire, dans deux ou trois directions, une contrainte de traction appelée "tension secondaire" est engendrée dans la partie centrale de la matière, dans le cas o on

utilise deux rouleaux, ou dans une partie-radialement cen-

trale lorsqu'on utilise trois rouleaux, comme indiqué sché-

matiquement par les lignes obliques sur la figure 24 Cet-

te tension secondaire induit une fracture de Mannesmann.

Par conséquent, lorsqu'on utilise deux rouleaux, cette fracture se développe dans la partie centrale Lorsqu'on utilise trois rouleaux et si les angles de croisement et d'avance ( et P sont choisis comme décrits plus haut, aucune tension secondaire n'est engendrée, de sorte qu'on peut éviter toute fracture de;dannesmann Il faut noter que la zone sensible à la fracture de Mannesmann est plus petite lorsqu'on utilise quatre rouleaux que dans le cas de trois rouleaux, les effets anti-fracture constatés avec trois rouleaux existant également lorsqu'on utilise quatre

-30 rouleaux Toutefois, l'utilisation de cinq rouleaux ou da-

vantage n'est pas pratique du point de vue de 1 ' implanta-

tion des rouleaux et, par conséquent, le nombre de rouleaux

est limité à trois ou quatre.

On décrit maintenant en détail une autre version du procédé conforme à l'invention, dans laquelle la pièce ou matière à travailler n'est pas mise en rotation pendant

le laminage.

La figure 25 est une vue en élévation schémati-

que illustrant l'agencement de rouleaux dans un laminoir

rotatif utilisé pour la mise en oeuvre du procédé La fi-

gure 26 est une coupe suivant la ligne XXVI-XXVI de la figure 25 La figure 27 est une vue de côté suivant la ligne XXVII-XXVII de la figure 25 Sur les figuresle repère 30 désigne la pièce à travailler et les repères 31, 32 et 33 désignent les rouleaux La pièce 30,produite

par une machine de coulée continue par exemple, est en-

voyée au laminoir rotatif à la même vitesse que la coulée, dans la direction de la grande flèche Les rouleaux 31, 32 et 33 du laminoir rotatif comportent des gorges 31 a, 32 a

et 33 a respectivement, adjacentes aux extrémités des rou-

leaux du côté de sortie de la pièce A partir de la gorge

comme limite, le diamètre de chaque'rouleau diminue linéai-

rement vers le bout d'arbre du rouleau du côté d'entrée de la pièce et augmente linéairement ou suivant un profil courbe du côté de sortie de-la pièce Par conséquent, les rouleaux 31, 32 et 33 sont sensiblement tronconiques et comportent des surfaces d'entrée 31 b, 32 b et 33 b et des surfaces de sortie 31 c, 32 c et 33 c Les rouleaux 31, 32

et 33 sont disposés de façon à ce que leurs surfaces d'en-

trée 31 b, 32 b et 33 b se trouvent du côté amont de la tra-

jectoire de la pièce 30 et de façon à ce que les points d'intersection O entre les axes Y-Y des rouleaux et un plan contenant les gorges 31 a, 32 a et 33 a (ces points d'intersection O étant appelés, dans ce qui suit, centres de réglage de rouleau) soient situés sensiblement à égale distance les uns des autres autour de la ligne de passage X-X et dans un plan qui coupe perpendiculairement la ligne de passage X-X Les axes Y-Y des rouleaux 31, 32 et 33 sont croisés (inclinés) suivant unangle de croisement y, à

l'endroit de leurs centres O de réglage de rouleau respec-

tifs, par rapport à la ligne de passage X-X, de façon à ce que leurs bouts d'arbre avant soient proches de la ligne de passage X-X, comme représenté sur la figure 26, et en même temps leurs bouts d'arbre avant sont inclinés d'un angle d'avance Ci vers le même côté circonférentiel de la pièce 30, comme représenté sur les figures 25 et 27 Les

rouleaux sont supportés par leurs deux bouts d'arbre res-

pectifs dans une cage,non représentée, qui peut tourner autour de la pièce 30 La cage et les rouleaux 31, 32 et 33 sont accouplés à des sources d'entraînement respectives, non représentées Pendant qu'ils sont entraînés de manière

à tourner sur leurs axes dans la direction des flèches in-

diquées sur la figure 25, les rouleaux 31, 32 et 33 sont déplacés en rotation par la cage autour de la pièce 30,

dans la direction de la flèche, pour laminer la pièce 30.

Dans la description ci-dessus, les rouleaux sont

supportés dans la cage par leurs deux bouts d'arbre respec-

tifs, mais il est entendu qu'ils peuvent être supportés à

une extrêmité, de façon à ce que leurs bouts d'arbre res-

pectifs à l'extrémité de sortie de la pièce soient suppor-

tés dans la cage.

La section transversale de la pièce 30 à travail-

ler à chaud est de préférence circulaire,mais elle peut être hexagonale ou polygonale d'ordre supérieur Puisque

le laminage est effectué par rotation de la cage, une sec-

tion comportant un plus petit nombre d'angles peut exercer des chocs importants sur le laminoir rotatif, ce qui est un inconvénient pour l'opération de laminage Un profil

carré n'est pas souhaitable, car il serait tordu.

Les angles de croisement et d'avance sont réglés de manière à remplir les conditions ci-après

0 < < 600 ( 1)

< r < 450 ( 2).

La limite supérieure de l'angle de croisement

doit être g < 600, car si Y est supérieur à cette limi-

te les rouleaux interfèrent les uns avec les autres, de

sorte que le diamètre visé du produit ne peut pas être ob-

tenu Du côté de la limite inférieure, t doit être supé-

rieur à O car un angle de croisement O O neraitinposi-

ble l'élimination de la déformation circonférentielle de cisaillement en un point proche du centre de la pièce, pour obtenir une précision dimensionnelle longitudinale satisfaisante. La limite supérieure de l'angle d'avance (?* doit

être (?< 45 , car si & est plus grand la structure sup-

port d'arbre nécessaire pour obtenir une rigidité suffi-

* sante du laminoir serait trop grande, ce qui ne permettrait pas d'obtenir une vitesse de laminage suffisante lorsque

le laminage doit être effectué pendant la rotation du la-

minoir La limite inférieure de @F doit être supérieure à 30 Si t est de 30 ou inférieur à 30, il est impossible de réduire au minimum la déformation circonférentielle de cisaillement en un point proche du centre de la pièce et

d'obtenir un effet satisfaisant de consolidation de la po-

rosité interne dans des billettes (blooms) de coulée con-

tinue.

Les valeurs de g et t définies ci-dessus diffè-

rent beaucoup de celles qui sont prévues dans l'art anté-

rieur, en ce que les valeurs de K sont positives et les valeurs de ( 1 ? sont plus grandes Ceci est un facteur qui contribue de façon importante à améliorer la consolidation de la porosité et à limiter la contrainte de cisaillement circonférentielle. On décrit maintenant les résultats de divers essais effectués pour préciser les avantages du procédé

conforme à l'invention Les pièces utilisées pour le lami-

nage sont en acier mi-dur au carbone ( 0,45 % de carbone).

Toutes les pièces sont chauffées à 12000 C Pour l'opération de laminage, la vitesse de rotation de la cage est fixée

à 150 t/mn et celle des rouleaux à 50 t/mn.

2529481 -

EXEMPLE 8

Effort de cisaillement circonférentiel Cinq tiges 40, ayant chacune un diamètre de 2,5 mm, sont noyées dans chaque pièce de matière de base, d'un diamètre de 70 mm et d'une longueur de 300 mm, en relation axialement parallèle, de façon à ce qu'elles se trouvent sur le même rayon, comme représenté sur la figure

13 Après laminage, le déplacement des tiges 40 (qui re-

présente le déplacement du métal) est examiné pour déter-

miner l'effort de cisaillement circonférentiel dans une section transversale de la matière laminée Les conditions de laminage sont fixées comme suit: l'angle d'avance ( est réglé à 7 ; l'angle de croisement ( est modifié

à deux valeurs différentes, à savoir 90 dans la plage dé-

finie par l'inventionet -90,en dehors de cette plage; et

la réduction de section est modifiée à quatre valeurs dif-

férentes, à savoir 60 %, 70 %, 75 % et 80 % pour chaque angle

de croisement & utilisé Les résultats des essais sont re-

portés sur la figure 28, sur laquelle le déplacement des tiges, reliées par une ligne continue, est indiqué pour chaque cas Les résultats montrent que, lorsque la réduction

de section augmente, l'effort de cisaillement circonféren-

tiel devient notable en fonction de l'angle de croisement utilisé et que, lorsque Y = 9 , l'effort circonférentiel est le plus petit, bien qu'il y ait peu de différence entre

les différents cas, si la réduction de section est faible.

On voit également que, lorsque t = 9 , il n'y a pas d'ef-

fort de cisaillement circonférentiel en un point proche du centre de la section transversale de la pièce (c'est-à-dire

que le déplacement du métal présente une configuration rec-

tiligne), alors que dans le cas o Y =-9 , il se produit une déformation de cisaillement circonférentielle notable

dans toute la surface y compris sa partie centrale Autre-

ment dit, par réglage de l'angle de croisement à g > 00, et de préférence à une valeur plus grande, on peut empêcher un effort de cisaillement en un point proche de l'axe de la section transversale de la pièce L'absence d'effort de cisaillement circonférentiel a pour conséquence qu'il n'

existe pas de champ de contrainte de cisaillement circon-

férentielle Par conséquent, lorsqu'on utilise le procédé conforme à l'invention, il ne se produit pas de fissure due à une porosité interne, et donc pas de fracturé de Mannesmann.

EXEMPLE 9

Comportement de contraction de trous artificiels Des pièces de matière de base, ayant chacune un diamètre de 70 mm et une longueur de 300 mm, dans lesquelles sont percés des trous artificiels de 2 mm, 4 mm et 6 mm de diamètre pour simuler une porosité centrale, sont utilisées comme pièces à travailler Après laminage de ces pièces,

on examine l'effet du laminage sur le comportement de con-

traction des trous artificiels L'angle d'avance est modi-

fié à six valeurs différentes, dans une plage de 3 à 130,

et l'angle de croisement y est modifié à deux valeurs dif-

férentes, à savoir Y = 90, dans la plage définie par la présente invention, et y = -9 ',en dehors de cette plage,

comme dans le-cas de l'exemple 8 La réduction de diamè-

tre extérieur est fixée à 53 % (réduction d'un diamètre de mm à un diamètre de 33 mm) Les résultats des essais

sont reportés sur les figures 29 (a) et 29 (b).

Ces résultats montrent clairement les faits sui-

vants Lorsque Y = 9 , des trous artificiels jusqu'à un diamètre de 4 mm peuvent être contractés ou refermés, si

p = 130 Lorsque X = -9 , par contre, même les plus pe-

tits trous de 2 mm de diamètre ne sont pas refermés, même

si 2 = 13 Quel que soit l'angle de croisement Y, l'an-

gle d'avance ré a un effet sur le comportement de contrac-

tion des trous artificiels et plus l'angle d'avance ( 3 I est

grand, plus son effet sur la contraction est important.

Ainsi, on peut dire que, lorsque Y > 0 et si

les angles de croisement et d'avance sont réglés à des va-

leurs élevées, on obtient un plus grand effet de consolida-

tion en ce qui concerne la porosité interne.

EXEMPLE 10

Caractéristiques de consolidation de la porosité interne dans des billettes de coulée continue.

L'effet sur la consolidation de la porosité in-

terne est examiné à l'aide de pièces de matière de base

produites par une machine de coulée continue.

On utilise des pièces à travailler, constituées chacune d'un tronçon de barre ronde de 70 mm de diamètre et 300 mm de longueur provenant d'une partie centrale d'

une billette de coulée continue de forte section, d'un dia-

mètre de 380 mm La pièce est laminée pour obtenir une ré-

duction de section de 78 % (d'un diamètre de 70 mm à un diamètre de 33 mm) Les conditions de laminage sont: angle d'avance ( modifié à trois valeurs différentes, 4 , 80 et , et angle de croisement y à deux valeurs différentes,

et -90, soit au total six cas de fonctionnement Pen-

dant l'opération de laminage, on arrête le laminoir rotatif

pour obtenir des pièces semi-laminées Ces pièces sont cou-

pées longitudinalement par moitié et les pièces ainsi cou-

pées sont examinées en ce qui concerne l'état de porosité

interne Les résultats de l'examen sont présentés photogra-

phiquement sur la figure 30 On constate les points sui-

vants: i) Lorsque l'angle de croisement y = -9 , des défauts

amorcés par une-porosité de la matière de base se dévelop-

pent sous l'influence de la contrainte de cisaillement cir-

conférentielle En fait, il se produit un phénomène de frac-

ture dite de Mannesmann Plus l'angle d'avance 3 est grand

et plus l'importance de cette fracture est faible Toute-

fois, il est difficile d'obtenir une configuration interne saine. ii) Lorsque l'angle de croisement = 9 I, la porosité

est complètement consolidée (effacée) même si l'angle d'a-

avance t est réglé à une valeur faible.

Par suite, lorsque des billettes de coulée con-

tinue sont soumises à un laminage, il est souhaitable d'u-

tiliser un angle de croisement y > 0 , et de préférence un angle de croisement de valeur élevée, et un angle d'a-

vance relativement grand, du point de vue de la consolida-

tion de la porosité interne.

EXEMPLE 11

Effort de cisaillement dû à la torsion de surface

L'effort de cisaillement dû à la torsion de sur-

face est le seul facteur pour lequel la présente invention se compare défavorablement aux deux procédés connus, cités

plus haut Des pièces à travailler sont préparées par for-

mage longitudinal d'une gorge 41, de 1 mm de profondeur et

1 mm de largeur, sur la surface de la matière de base, com-

me représenté sur les figures 18 (a) et 18 (b) Chaque pièce est laminée pour obtenir une réduction de section de 78 %

(d'un diamètre de 70 mm à un diamètre de 33 mm) Les me-

sures d'angle de torsion, relatives à la gorge 41 après laminage, sont indiquées sur la figure 31 L'expression

"angle de torsion " désigne un angle défini entre une li-

gne droite parallèle à l'axe, sur la surface, et la trace de la gorge 41, comme représenté sur la figure 19 Les conditions de laminage sont: angle d'avance (t' modifié à six valeurs différentes, dans la plage de 30 à 130, et angle de croisement ï modifié à deux valeurs différentes, et -9 , c'est-à-dire dix-huit cas au total Les mesures font apparaître les points suivants: i) Lorsque Y = -9 , l'effort de cisaillement du a la

torsion de surface est négligeable.

ii) Lorsque Y = 90, l'effort de cisaillement dé à la torsion de surface est substantiel Toutefois, ce défaut peut être réduit par utilisation d'un angle d'avance plus grand. Ainsi, on peut dire que lorsqu'on applique le

procédé conforme à la présente invention, il est souhai-

table de régler l'angle d'avance (I à une valeur relative-

ment grande, du point de vue de la diminution de l'effort

de cisaillement dû à la torsion de surface.

EXEMPLE 12

Précision dimensionnelle longitudinale Des pièces de matière de base, ayant chacune 70 mm de diamètre et 300 mm de longueur, sont laminées pour obtenir une réduction de section de 67 % (d'un diamètre

de 70 mm à un diamètre de 40 mm) Les variations dimen-

sionnelles longitudinales sont examinées Les conditions de laminage sont les suivantes: angle d'avance (t = 40 et angle de croisement modifié à deux valeurs différentes, et -9 Les résultats sont reportés sur les figures 32 (a) et 32 (b) Lorsque Y = 90, la marge de variation est de + 0, 05 % et lorsque Y = -9 ',elle est + 0,4 % On voit que l'angle de croisement t > O est efficace en ce qui

concerne la précision dimensionnelle.

EXEMPLE 13

Vitesse de laminage On examine les vitesses de laminage dans le cas

d'une pièce de base de 70 mm de diamètre, laminée pour ob-

tenir une réduction de section de 67 % (d'un diamètre de 70 mm à un diamètre de 33 mm) Les conditions de laminage sont les suivantes: vitesse de rotation des rouleaux 100 t/mn; diamètre de gorge des rouleaux 250 mm; angle d'avance ( 3 modifié à six valeurs différentes, de 30 à 13 ; et angle de croisement Y modifié à deux valeurs différentes, 9 et

-9 , soit au total dix-huit variations d'angle Les résul-

tats sont reportés sur la figure 33 Lorsque y = 90, une vitesse de laminage plus élevée est possible La vitesse de laminage tend à augmenter lorsque l'angle d'avance t augmente Par conséquent, il est souhaitable de fixer 1 ' angle de croisement Y > 0 , et de préférence à une valeur

élevée, l'angle d'avance p étant réglé à une valeur raison-

nablement grande.

EXEMPLE 14

Rapport de la vitesse de rotation de la cage à la vitessede rotation des rouleaux.

La relation entre la vitesse de rotation de la cage NC (t/mn) et la vitesse de rotation des rouleaux NR (t/mn), c'est-à-dire le rapport NC/NR, est examiné pour

une opération de laminage d'une pièce de 70 mm de diamètre.

Les conditions de laminage sont les suivantes: allonge-

ment à cinq valeurs différentes entre 2 et 10, et NC/NR fixé à six valeurs différentes de 1,5 à 6,5,soit au total trente cas différents Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-après, dans lequel le signe "+ " signifie un sens

de rotation de la pièce opposé au sens de rotation des rou-

leaux et le signe "-" signifie un sens de rotation de la

pièce identique au sens de rotation des rouleaux.

Le tableau ci-dessus montre que, lorsque NC/NR

se trouve à l'intérieur des limites définies par la rela-

tion ci-dessous, les valeurs auxquelles la pièce ne tourne

pas peuvent être fixées sélectivement en fonction de l'al-

longement (dans la plage de 2 à 10).

2 <NC/NR < 6 (3)

Comme décrit ci-dessus, il est possible de fabri-

quer des produits métalliques de haute qualité à section transversale circulaire, par utilisation du procédé dans il ement 2 4 6 8 10

1,5 + + + + +

2, 0 + + + + -.

3, 3 + + +

4,7 + + + -

6,0 +

6,5

lequel la pièce à laminer ne tourne pas Dans divers pro-

cessus de fabrication de produits sidérurgiques, on peut utiliser l'opération de laminage et d'allongement décrite

ci-dessus, de la façon suivante.

Un mode de mise en oeuvre consiste à envoyer des

billettes, coulées par une machine de coulée continue, di-

rectement à l'étage d'allongement, sans les couper Cet

étage d'allongement peut être utilisé comme étage de bloo-

ming, de sorte que les pièces qui y sont laminées sont en-

voyées à un train à tubes, un train à fers marchands, un train à fils ou un train à profilés L'étage d'allongement

peut également être utilisé comme étage de laminage de dé-

grossissage, de sorte que les pièces qui y sont laminées sont envoyées à un laminoir intermédiaire ou de finition pour fers marchands ou fils On peut également utiliser 1 ' étage d'allongement comme étage de laminage de finition

pour la fabrication de barres.

Un autre mode de mise en oeuvre consiste à envo-

yer des pièces, laminées par un laminoir à blooms, à l'é-

tage d'allongement décrit plus haut, pour leur blooming

et pour l'envoi ultérieur des pièces à divers laminoirs.

Un autre mode de mise en oeuvre consiste en-ce

que des pièces laminées par un laminoir à bloomssont en-

voyées,sans être coupées, à l'étage d'allongement,pour la

fabrication d'un produit fini ou d'un produit intermédiai-

re à envoyer vers un laminoir intermédiaire ou de finition.

La présente invention peut être mise en oeuvre

de diverses façons, sans sortir du cadre de ses caractéris-

tiques essentielles, et le présent mode de réalisation est

donc illustratif et non restrictif, l'invention étant défi-

nie par les revendications annexées plutôt que par la des-

cription précédente Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la mise

en oeuvre de l'invention,sans sortir du cadre de celle-ci.

Claims (12)

Revendications

1 Procédé de fabrication de produits métalliques à

section transversale circulaire, qui comprend lesétapes.

de production d'une pièce pleine en forme de barre à sec-

tion transversale circulaire ou hexagonale ou polygonale à plus grand nombre d'angles, et d'allongement de la pièce en une pièce pleine à section transversale circulaire, par

réduction de son diamètre, caractérisé en ce qu'un lami-

noir rotatif est utilisé dans l'étape d'allongement, ce laminoir rotatif comportant trois ou quatre rouleaux disposés autour d'une ligne de passage pour la pièce à

travailler, les axes des rouleaux étant inclinés ou incli-

nables de façon à ce que les bouts d'arbre des rouleaux du côté d'entrée de la pièce soient proches de la ligne de passage, suivant un angle de croisement g,ces axes étant inclinés suivant un angle d'avance <? de façon à ce que

les bouts d'arbre d'un même côté des rouleaux soient orien-

tés du même côté circonférentiel de la pièce à travailler,

les rouleaux étant supportés à leurs deux extrémités res-

pectives, et en ce que les angles de croisement et d'avan-

ce sont fixés à l'intérieur des plages suivantes

< -' < 15

< C < 200

< Y + Y < 300.

2 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce quel'étape de production d'une pièce

en forme de barre est un étage de coulée utilisant une ma-

chine de coulée continue et en ce quel'étape d'allonge-

ment de la pièce est un étage de blooming.

3 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de production d'une pièce

en forme de barre est un étage de coulée utilisant une ma-

chine de coulée continue et en ce quellétape d'allonge-

ment de la pièce est un étage de laminage de dégrossissa-

ge pour la fabrication de barres ou de tiges -

4 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication

1, caractérisé en ce quel'étape de production d'une piè-

ce en forme de barre est un étage de coulée utilisant une

machine de coulée continue et en ce que l'etape d'allonge-

ment de la pièce est un étage de laminage pour la fabri-

cation de barres.

5 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication

1, caractérisé en ce que l'étape de production d'une piè-

ce en forme de barre est un étage de forgeage de lingot et en ce que i'éitape d'allongement de la pièce est un étage

de blooming.

6 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication

1, caractérisé en ce que 1 'é iape de production d'une piè-

ce en forme de barre est un étage de laminage pour trans-

former des lingots en bloom?,et en ce quel'étape d'allon-

gement des pièces est un étage de blooming.

7 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication

1, caractérisé en ce que l'étape de production d'une piè-

ce en forme de barre est un étage de blooming et en ce que l'étape, d'allongement de la pièce est un étage de laminage

de dégrossissage pour la fabrication de barres.

8 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication

1, caractérisé en ce que l'étape de production d'une piè-

ce en forme de barre est un étage de blooming et en ce que -l'étape d'allongement de la pièce est un étage de laminage

pour la fabrication de barres.

9 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire, qui comprend leétape

de production d'une pièce pleine en forme de barre à sec-

tion transversale circulaire ou hexagonale ou polygonale d'un plus grand nombre d'angles, et d'allongement de la

pièce en un produit plein à section transversale circulai-

re, par réduction de son diamètre, caractérisé en ce qu'

un laminoir rotatif est utilisé dansl'étape d'allonge-

ment, ce laminoir rotatif comprenant trois ou quatre rou-

leaux qui peuvent tourner sur leurs axes respectifs et sont disposés dans une cage qui peut tourner autour d'une ligne de passage de la pièce à travailler, les axes des rouleaux étant inclinés ou inclinables de façon à ce que

les bouts d'arbre des rouleaux du côté d'entrée de la piè-

ce soient proches de la ligne de passage, suivant un angle

de croisement ', les axes étant inclinés suivant un an-

gle d'avance > de façon à ce que les bouts d'arbre d'un

même côté des rouleaux soient orientés du même côté circon-

férentiel de la pièce à travailler, et en ce que les an-

gles de croisement et d'avance sont fixés à l'intérieur des plages suivantes:

O < Y < 60

< f < 45 .

Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication

9, caractérisé en ce quel-tét&ipe de production d'une piè-

ce en forme de barre est un étage de coulée utilisant une machine de coulée continue et en ce que la pièce produite à cet étage est envoyée à l'étape d'allongementsans être coupée. 11 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication

, caractérisé en ce que l'étape d'allongement est un é-

tage de blooming.

12 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape d'allongement est un étage de laminage de dégrossissage pour la fabrication

de barres.

13 Procédé de fabrication de produits métalliques

à section transversale circulaire suivant la revendica-

tion 10, caractérisé en ce que l'étape d'allongement est

un étage de laminage pour la fabrication de tiges.

14 Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication

9, caractérisé en ce que l'étape de production d'une piè-

ce en forme de barre est un étage de laminage utilisant un laminoir de blooming et en ce que la pièce produite à cet

étage est envoyée à l'étape d'allongement,sans être coupée.

Procédé de fabrication de produits métalliques à section transversale circulaire suivant la revendication

9, caractérisé en ce que l'étape de production d'une piè-

ce en forme de barre est un étage de laminage utilisant un à rouleaux

laminoir à blooms/et ence que la pièce produite à cet éta-

ge est envoyée à l'étape d'allongement sans être coupée.