LU85222A1 - Procede de laminage universel integral de profiles metalliques du type poutrelle h ou i - Google Patents
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Description
Procédé de laminage universel intégral de profilés métalliques du type poutrelle H ou I.
L'invention concerne un procédé de laminage universel intégral de profilés d'acier du type poutrelle H ou I.
5 Le procédé connu de laminage universel des poutrelles à partir d'une prise de fer de section rectangulaire 1 (figure 1) se caractérise par deux phases distinctes. Lors de la première phase non universelle, la prise de fer 1 est laminée dans une ou plusieurs cages duo (appelées break down), à l'aide d'une pluralité de passes 10 faites dans des cannelures fermées ou roulantes, pour être transformée en un demi-produit profilé 2 (figure 1) appelé os de chien. Lors de la seconde phase universelle, l'os de chien 2 est laminé à l'aide d'une pluralité de passes faites dans des cannelures roulantes universelles et refouleuses, pour être transformé en poutrelle finie 3 15 (figure 1) de profil H ou I (voir article page 76 de la revue IKON AND STEEL ENGINEER, numéro de mai 1970).
Le procédé connu de laminage universel décrit ci-dessus présente deux inconvénients majeurs. Le premier inconvénient résulte de la nécessité de profiler l'os de chien 2 lors de la première phase : 20 dans des cannelures fermées et de faire tourner la barre de 90° en cours de laminage. Cet inconvénient se traduit par une diminution importante de la vitesse de laminage et une consommation élevée en cylindres. Le second inconvénient résulte de l'obligation que l'épaisseur E de la prise de fer 1 soit supérieure à la hauteur * 25 d'aile h' de l'os de chien 2 et à la hauteur d'aile H du profil de poutrelle finie. Ce second inconvénient pouvait être acceptable tant que les prises de fer 1 d'épaisseur Ξ requises étaient produites par des laminoirs blooming alimentés par des lingots. Les bloomings pouvaient en effet délivrer les prises de fer 1 dans les dimensions variables 30 requises par le programme de laminage du train à poutrelles. La production généralisée des prises de fer par la coulée continue fait que ce second inconvénient est devenu prohibitif.
La coulée continue ne permet pas, dans l'état actuel de son développement technologique et de la rentabilité de son 35 exploitation, dans tous les cas de couler un bloom assez massif pour qu'un blooming puisse le transformer en autant de prises de fer I ' t 2 de dimensions variables que requises par le programme de laminage d'un train à poutrelles. Par ailleurs, l'utilisation d'un blooming diminue la rentabilité procurée par la coulée continue. D'aucuns ont préconisé (certificat d'auteur soviétique n° 174.160 publié le 5 27/8/1965) de laminer des brames de coulée continue dans une cage universelle réversible pour fabriquer des os de chien destinés à la production de poutrelles de grande hauteur d'âme. Outre que ce document ne révèle pas la marche à suivre pour appliquer la recommandation faite, la recommandation ne permet pas de faire disparaître 10 le second inconvénient du procédé connu de laminage universel de poutrelles. L'épaisseur E de la brame devrait en effet toujours être supérieure ou égale â l'épaisseur h' des ailes de l'os de chien et H des ailes du profil fini de poutrelle. D'autres ont préconisé (brevet allemand n° 744.683 délivré le 22 janvier 1944) le laminage 15 universel à froid d'une prise de fer rectangulaire de petite dimension pour produire des barres à rideaux ou des rails de trains jouets.
Outre que cette publication ne donne guère plus d'explications sur ; la marche à suivre que la précédente, on peut également affirmer qu'elle ne donne aucune indication ou suggestion sur la marche à 20 suivre pour éliminer le second inconvénient. Sur les figures 1 et 5 de cette publication, la comparaison de la mesure de l'épaisseur de la prise de fer (figure 1) à celle de la hauteur d'aile du profil fini (figure 5) montre d'ailleurs que l'épaisseur de la prise de fer est supérieure à la hauteur d'aile du profil fini. Le 25 second inconvénient du procédé connu de laminage universel des poutrelles n'y est donc pas supprimé. Certains enfin ont préconisé ï (brevets français n° 2.346.063 et n° 2.464.759) respectivement de pousser une prise de fer entre des cylindres verticaux ou de la laminer entre des cylindres horizontaux pour produire un os de chien 30 de hauteur d'aile h' supérieure à l'épaisseur E de la prise de fer.
Si un des buts de ces dernières publications est le même que celui de la présente invention, les méthodes et moyens préconisés par elles sont totalement différents.
Un des buts de l'invention est de réduire la conscm-35 mation de cylindres tout en augmentant la vitesse de laminage, par un laminage universel intégral d'une prise de fer de section rectan- . *' .
3 gulaire, sans passer par le stade intermédiaire de l'os de chien.
Un autre but est de réduire le nombre de prises de fer de dimensions , différentes nécessaires pour assurer la production de tous les profils de la gamme d'un train à poutrelles, en permettant, principalement 5 pour le haut de la gamme, c'est-à-dire pour les poutrelles de grandes hauteurs d'âme ou d'ailes, d'utiliser une prise de fer d'épaisseur et de largeur inférieures ou égales à la hauteur d'âme et hauteur d'ailes du profil fini de poutrelle, afin de rentabiliser la production par coulée continue des prises de fer, par la diminution du 10 nombre de prises de fer de dimensions différentes nécessaires pour assurer la gamme complète de production d'un train.
Pour atteindre les buts visés, l'invention a pour objet un procédé de laminage universel intégral des poutrelles H ou I et des installations pour la mise en oeuvre du procédé.
15 Le procédé de l'invention se compose de deux parties.
Une première partie de l'invention, qui a pour objet un procédé de laminage universel mettant en oeuvre au moins une cage universelle et une cage duo, est destinée à transformer, à l'aide de cannelures roulantes exclusivement, une prise de fer de section rectangulaire 20 ou trapézoïdale en une ébauche de poutrelle. La seconde partie du procédé de l'invention consiste en la mise en oeuvre du procédé connu de laminage universel des poutrelles pour transformer 1'ébauche de poutrelle en poutrelle finie.
La première partie du procédé de l'invention comprend ’ 25 deux phases principales : - une première phase de défonçage de la partie de prise de fer devant constituer l'âme, opérée à l'aide des cylindres horizontaux de la cage universelle, dans les premières passes, - dans les passes suivantes, une deuxième phase de réduction simul-30 tanée de l'âme par les cylindres horizontaux et des ailes par les galets verticaux.
Dans la première phase, le défonçage préalable de la partie devant constituer l'âme, signifiant une réduction prioritaire de ladite partie au détriment de la réduction des parties devant 35 constituer les ailes, est un des traits caractéristiques de l'invention, qui permet, par un dégrossissage rapide initial, de réduire :·. ι 4 le nombre total de passes. Quand le profil à former est symétrique, la pression exercée par les galets verticaux pendant la phase de défonçage n'est souvent qu'indirecte et sert à compenser la réduction de section des parties devant former les ailes à la suite du trans-5 fert de métal des ailes vers l'âme et l'allongement induit par la traction de la partie corroyée. Si le profil est asymétrique, il convient, pendant la phase de défonçage, qu'un galet vertical exerce une certaine pression directe complémentaire du côté le plus important de la section pour que la barre sorte de la cage dans la 10 direction de laminage. L'autre galet continue de n'exercer qu'une pression indirecte. La „ pression directe complémentaire est nécessaire pour assurer une réduction de section de la partie la plus importante pour établir l'équilibre des allongements permettant le laminage.
15 Dans la seconde phase, on exerce une réduction simul tanée de l'âme et des ailes; cette fois-ci, les galets verticaux exercent tous deux une pression réductrice directe sur les côtés de l'ébauche de poutrelle en formation. Dans le cas où le rapport de la hauteur des ailes de l'ébauche de poutrelle sur l'épaisseur 20 de la prise de fer 1 est supérieur ou égal à un, on procède au formage des ailes par fendage et laminage successifs au moyen de galets de profils différents.
Dans le cas où le rapport de la largeur de la chambre de l'ébauche de poutrelle sur l'épaisseur de chaque partie de la 25 prise de fer devant former les ailes est supérieur ou égal à un, on favorisera l'élargissement de la chambre par laminage d'une réserve de métal formée dans l'âme de l'ébauche de poutrelle par un profilage particulier des cylindres horizontaux. Le corroyage de la partie haute des ailes, la bonne symétrisation des profils 30 symétriques et/ou la valeur désirée de chaque demi-aile sont obtenus par laminage en cannelure roulante dans la cage duo normalement associée à la cage universelle. Il est avantageux de placer la cage duo et la cage universelle côte à côte ou sur des axes décalés, plutôt qu'en ligne, pour ne pas être tributaire de contraintes de 35 forme de cannelures ou de séquences de passes.
5 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 représente, dans le cas du laminage 5 universel de l'état de l'art, les sections superposées d'une prise de fer 1 d'épaisseur E et de largeur L, d'un os de chien 2 de hauteur d'aile h' et d'une poutrelle finie 3 de hauteur d'aile H.
- La figure 2 représente, dans le cas du procédé de l'invention, les sections superposées d'une prise de fer 1 d'épaisseur E et 10 de largeur L, d'une ébauche de poutrelle symétrique 4 (d’épaisseur d'aile a, de hauteur d'aile h,de largeur L et de largeur de chambre ou hauteur d'âme ch),d'une poutrelle finie 3 de hauteur d'aile H, la poutrelle finie étant de la même dimension que celle représentée en figure 1. A désigne la largeur de la partie de prise de fer servant à la formation de l'épaisseur d'aile a.
15 - Les figures 3A et 3B représentent schématiquement respectivement les deux phases du procédé de l'invention, pour le formage d'une ébauche de poutrelle symétrique.
- Les figures 4A à 4G illustrent les taux d'allongement p de l'âme et des ailes, en fonction du nombre N de passes et de leur r 20 séquence, d'une part, selon la méthode de laminage universel de l'état de l'art (figure 4A), d'autre part, selon deux applications du procédé de l'invention (figures 4B et 4C).
- Les figures 5A à 5C montrent les demi-sections de trois types de galets verticaux à profil ouvert utilisés par l'inven- 25 tion. Les figures 5A et 5B montrent les profils adaptés au fendage des ailes conformément au procédé de l'invention. La figure 5C montre le profil des galets finisseurs, de l'état de l'art.
- Les figures 6A à 6F illustrent les réductions successives opérées lors de la seconde phase du procédé de l'invention, 30 avec des galets verticaux de profils différents tels que représentés aux figures 5A et 5B.
- Les figures 7A à 7D montrent les profils de cylindres horizontaux de cages universelles permettant la formation de noyaux sur l'Ame de l'ébauche de poutrelle 4. (Le profil du seul cylindre 35 supérieur est représenté, celui du cylindre inférieur étant identique).
'* t 6 - Les figures 8A et 8B montrent la cannelure à fond plat utilisée pour élargir la chambre de l'ébauche de poutrelle à noyaux formée dans les cylindres des figures 7A à 7D.
- Les figures 9A à 9D représentent l'application sur 5 des trains différents de quatre variantes des phases complètes d'un laminage universel intégral de l'invention, depuis la prise de fer jusqu'à l'obtention du profil de poutrelle finie.
- La figure 10 représente schématiquement une séquence de passes dans le groupe préparateur de la figure 9B.
10 - La figure 11 représente une autre variante de séquence de passes dans le groupe préparateur de la figure 9B, dans le cas d'ébauches de poutrelles dérivées, à hauteur d'aile plus petite.
- La figure 12 représente une autre variante de séquence de passes dans le groupe préparateur de la figure 9B, dans le cas 15 d'ébauches de poutrelles élargies avec chambre plus grande.
- La figure 13 représente la première phase du procédé de l'invention pour le formage d'une ébauche de poutrelle asymétrique.
- La figure 14 représente la courbe de K (rapport h/E) en fonction de λ (rapport Ea/eA).
20 Dans le procédé de laminage universel de l'état de l'art (figure 1), l'os de chien 2 a une section grossièrement homothétique du profil de poutrelle finie 3. On admet généralement dans l'état de l'art que l'épaisseur E de la prise de fer 1 est déterminante en elle-même pour obtenir la valeur h' de la hauteur d'aile 25 de l'os de chien 1. Il faut que E ^ 1,5 h' et que h' ^ H x 1,1. La figure 2 à la même échelle que la figure 1 fait apparaître clairement a un des avantages du procédé de l'invention. L'épaisseur E de la prise de fer 1 est moins grande que celle nécessaire dans le procédé de l'état de l'art. On remarquera également que le procédé de 30 l'invention permet d'élargir les ailes d'une manière notable, puisque les ailes de la poutrelle finie 3 sortent de l'emprise de la section de la prise de fer 1, Dans le procédé de l'invention, l'épaisseur E de la prise de fer 1 peut être couramment, par rapport à l'ébauche de poutrelle 2, dans la relation 0,73 h ^ E ^ 1,15 h et 35 par rapport à la poutrelle finie dans la relation 0,80 E ^ 1,2 H.
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Les figures 3A et 3B représentent schématiquement les deux phases essentielles du formage d’ébauche de poutrelle conforme à l'invention, dans le cas d'un profil symétrique. Dans la première phase (figure 3A), la prise de fer 1, de section sensiblement 5 rectangulaire (elle pourrait être trapézoïdale), passe entre les cylindres horizontaux 5, 6 et les galets verticaux 7, 8 d'une cage universelle, réglée de telle sorte que : - les cylindres horizontaux 5, 6 sont utilisés pour entraîner la prise de fer 1 en réduisant substantiellement (par exemple jusque 10 dans un rapport d'épaisseur de 1/2) la partie devant former l'âme du profil (période de défonçage) en plusieurs passages successifs, - les galets verticaux 7, 8 ne sont utilisés que pour centrer la prise de fer 1 dans le plan vertical de laminage de trace XX, confondu avec le plan de symétrie verticale du profil. Les galets 15 verticaux 7 et 8 empêchent l'élargissement résultant du défonçage de l'âme et en compensation de la perte de métal due au transfert d'une partie de celui devant former les ailes vers l'âme et de l'allongement induit par traction. Cette compensation est obtenue par une réduction de 4 à 5% de la largeur de la partie de la prise ; 20 de fer devant former les ailes. Cette diminution de largeur de l'ébauche de poutrelle sert à maintenir sur les flancs des cylindres horizontaux et sur les faces des galets verticaux une compression de la peau du métal laminé suffisante pour éviter le flottement de l'ébauche de poutrelle dans l'emprise des cylindres horizontaux 25 et des galets verticaux. Le défonçage est profond et successif, il s'effectue en plusieurs passes. L'écoulement du métal se fait naturellement à travers tout le volume de l'emprise des cylindres horizontaux et des galets verticaux. Il s'établit dans le profil de la barre laminée un taux d'allongement moyen équivalent dans 30 toutes les parties situées de part et d'autre de l'axe de laminage XX, ce qui fait que la direction de la barre à sa sortie des cylindres reste parfaitement centrée sur l'axe de laminage XX.
Dans la seconde phase du procédé de l'invention (figure 3B), les réductions de l'âme par les cylindres horizontaux 35 5, 6 et des ailes par les galets verticaux 7, 8 se font simultanément, en choisissant la variation du rapport des taux d'allongement à i 4 8 chaque passe pour l'âme et les ailes de façon à favoriser ou non la formation des ailes, leur élargissement ou la réduction de leur hauteur.
Il est notamment avantageux d'utiliser une nouvelle 5 séquence de laminage qui diffère de la séquence connue du laminage * universel. Dans cette dernière, le taux d'allongement des ailes est, à chaque passe, dans un rapport constant avec le taux d'allongement de l'âme (en général rapport de 1,05) tel qu'illustré en figure 4A, où le trait plein indique l'allongement constant de l'âme et les 10 pointillés l'allongement constant f5 des ailes, quel que soit le nombre N de passes. Dans la nouvelle séquence de l'invention, par l'utilisation du principe des allongements variables mettant à profit les fortes épaisseurs des ailes et de l'âme dans les premières passes, qui évitent les déchirures ou le plissement dus aux différences 15 d'allongement, on peut choisir plus librement les variations des allongements de l'âme et des ailes au cours des premières passes des deux phases de laminage selon l'invention, en maintenant le taux d'allongement des ailes entre 0,80 et 1,25 fois le taux d'allongement de l'âme. Dans les dernières passes, on revient progressivement à 20 un rapport des taux d'allongement ailes/âmevoisin de 1,05. La variation choisie pour les allongements de 1'âme sert de référence pour établir les allongements de l'aile dans les limites indiquées ci-dessus. La figure 4B illustre ce principe : la courbe pleine indique la variation choisie pour l'allongement p de l'âme en fonction du 25 nombre N de passes, les courbes en pointillés montrent les limites dans lesquelles doit alors se tenir le taux d'allongement des ailes. Les différents choix possibles du rapport des taux d'allongsment âme/ailes permettent, à partir d'une prise de fer de même section, d'obtenir des ébauches de poutrelles et, par conséquent, des profils 30 de poutrelles finies différents. Dans le cas de profils de relativement grande largeur d'aile (compte tenu de l'épaisseur de la prise h de fer g- ^.1), on utilise pour la seconde phase du procédé de l'invention la méthode de formage par fendage et laminage successifs des ailes, en mettant en oeuvre des galets verticaux de profils dif-35 férents qui laminent tour à tour selon une séquence particulière.
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Ainsi, les trois galets verticaux de profils a, b, c de type ouvert montres en demi-profils aux figures 5A, 5B, 5C peuvent avantageusement être utilisés selon une séquence telle qu'illustrée sur les figures 6A à 6F, où sont représentées en hachures droites . 5 les réductions opérées à la passe considérée et en hachures gauches les réductions résultant des passes précédentes. On voit que les passes des figures 6A, 6D, 6E sont faites à l’aide du galet vertical de profil a de la figure 5A, dont le profil aigu est nettement adapté au fendage profond, celles des figures 6B, 6C, 6F à l’aide 10 du galet vertical de profil b de la figure 5B, ces passes pouvant être suivies d'une passe mettant en oeuvre le galet vertical de profil c de la figure 5C dans la cage finisseuse dont les cylindres horizontaux ont des flancs de même pente pour redonner aux ailes une épaisseur constante. Ces galets de profils différents peuvent 15 se trouver sur plusieurs cages universelles se succédant, ou bien sur une seule cage universelle équipée de porte-galets spéciaux offrant plusieurs profils de galets verticaux. Dans ce dernier cas, les galets de profil approprié à la passe faite peuvent être présentés en position de laminage par sautage des galets dans un plan vertical 20 ou par rotation d'une tourelle. Tandis que la figure 4B commentée ci-dessus montrait les taux d'allongement dans la séquence de formation de l'ébauche sans changement de profil des galets verticaux 7 et 8, la figure 4C montre un graphique analogue pour une séquence de formation de l'ébauche de poutrelle avec changement de 25 profil des galets verticaux 7 et 8, selon une séquence de profils telle que : a.a.a./b.b./a.a./b.b.b.b.b.b./c. dans laquelle le signe / * indique un changement de galets après les passes n° 3, 5, 7 et 13.
Dans le cas où la largeur (ch) de la chambre des profils est grande (ch 2A), on utilisera, pendant la première phase de défonçage de 30 l'âme et la seconde phase de réduction simultanée de l'âme et des ailes selon le cas, des cylindres horizontaux 5a, 5b, 5c ou 5d (figures 7A à 7D), lesdits cylindres étant profilés de manière à offrir une ou plusieurs gorges 16 destinées à former une ou plusieurs réserves de métal ou noyaux longitudinaux 17 sur l'âme du profil laminé.
* ' ί 10
Le défonçage de l'âme se fait alors en même temps que se forme une âme profilée particulière comportant sur chacune de ses faces un ou plusieurs noyaux V (figure 8B) constituant une sorte de réserve de métal, qui seront ensuite laminés dans la cage 5 duo pourvue d'une cannelure 9 (figure 8AJ à fond plat sans flanc en . une série de passes précédant le passage final dans la cannelure roulante formant l'ébauche de poutrelle recherchée. Ainsi, par exemple, dans la séquence de passes représentée à la figure 12, la cannelure 2 est une cannelure de type 9 de la figure 8A.
10 Les noyaux de métal étant les seules parties de l'ébauche de poutrelle réduites dans cette série de passes ne peuvent s'allonger naturellement puisqu'elles sont freinées par les parties latérales massives non corroyées devant former les ailes. Celles-ci sont alors légèrement réduites sous l'effet de la traction imposée 15 par l'âme.
L'ébauche de poutrelle s'élargit fortement. Les parties latérales étant libres et non maintenues par les flancs de la cannelure s'écartent d'autant plus que le volume du ou des noyaux est important, par rapport au volume final de la partie de l'âme.
20 La constitution des noyaux est nécessaire pour pouvoir, à partir d'une cannelure dont la partie plate a une longueur définie 1' (cannelure 9 des figures SA et 8B ), laminer la surépaisseur des noyaux par rapport à l'épaisseur de l'âme, sans déformer celle-ci lorsque, l'élargissement s'étant produit, l'ébauche 10 (figure 8B) , 25 a une hauteur de chambre ch plus grande que la partie 1' de la canne lure. A la limite, on peut avoir ch - 1'= 1'- f, f étant la largeur - du ou des noyaux constituant la réserve de métal dans l'ébauche.
Cette particularité permet donc, en utilisant des cylindres horizontaux (5a à 5d) de même largeur mais dont le profilage 30 des noyaux est plus ou moins important, de laminer à partir d'une même prise de fer 1 (E X L) des ébauches de poutrelles correspondant à des profils de poutrelles finies de largeur de chambre différente et ainsi de réduire la largeur L de la prise de fer 1 nécessaire pour les profils de poutrelles finies les plus larges.
35 De plus, on comprend que le développement des ailes pendant le formage est grandement facilité puisque, si le rapport * ( * ‘ l ' \ \ 11 des réductions totales, partie âme sur partie ailes, diminue, le transfert de métal des parties ailes vers la partie âme diminue d'autant, de même que l'allongement induit.
Le laminage de l'ébauche de poutrelle en cannelure 5 roulante opéré en association au fendage des ailes sur cages universelles se fait dans une cage duo refouleuse selon une séquence appropriée de l'alternance des passages actifs dans les deux types de cages, après l'élargissement de la chambre par laminage du noyau de l'âme quand il a lieu, telles les séquences de passes représentées 10 figures 10, 11 et 12 par exemple
Cette cage refouleuse duo a pour but de réduire l'ébauche de poutrelle préparée sur la cage universelle à la valeur recherchée pour l'épaisseur de l'âme et la hauteur d'aile pour le laminage final selon le procédé connu de laminage universel sur un 15 train de laminoir universel. Cette réduction s'opère en cannelure roulante.
Elle assure : - un bon corroyage de la partie haute des ailes par réduction directe, - une bonne symétrie de la forme selon le plan horizontal par 20 laminage simultané des ailes et de l'âme dans une cannelure ayant la profondeur des demi-ailes désirée. La réduction totale est importante et peut atteindre 20%, - une hauteur d'aile de l'ébauche de poutrelle adaptée au profil de poutrelle finie, 25 - une hauteur d'âme adaptée au profil de la poutrelle finie, - une épaisseur d'âme correcte pour la relation —.
Par ailleurs, en plaçant sur cette cage plusieurs cannelures de même chambre, mais de hauteur d'ailes différentes correspondant aux profils de poutrelles finies dérivés, on obtient 30 les ébauches de poutrelles de la série complète du même type de profil de poutrelle finie (série américaine par exemple).
En plaçant sur cette même cage des cannelures de profils différents, on réduit le stock de cylindres nécessaire.
En prévoyant un train tel que celui illustré par la 35 figure 9A, on voit que la cage duo 10, qui est placée dans l'axe de la cage universelle 11, ne peut normalement comporter qu'une * * < 12 seule cannelure roulante, à moins d'être “sauteuse" par exemple, et donc ne peut avoir qu'un passage actif spécifique au cours de la séquence de formage.
C'est pourquoi, comme on le constate sur les trois . 5 trains de laminoirs illustrés aux figures 9B, 9C, 9D, on préfère placer la cage duo et la (les) cage(s) universelle(s) côte à côte (figures 9B, 9D) ou du moins sur des axes décalés (figure 90.
Sur la figure 9B, on a représenté symboliquement la prise de fer 1 obtenue par exemple en coulée continue, à l'entrée 10 du groupe ébaucheur selon l'invention constitué de la cage universelle 11 et de la cage duo 10 placées côte à côte. Les flèches 12 symbolisent les passages de la barre entre les cages 11 et 10 pendant la deuxième phase du procédé de l'invention.
Dans cette disposition, la séquence de laminage peut, 15 comme illustré schématiquement en figure 10, être de huit passages sur la cage universelle 11 et, après transfert amont, un passage final dans la cannelure médiane d' de la cage duo 10 pour assurer le profil final correct de l'ébauche.
Dans le cas de profils dérivés de hauteurs d'ailes 20 différentes, la séquence pourra être, comme illustré en figure 11, de cinq passages sur la cage universelle, un transfert aval vers la cage duo 10 pour un passage dans une cannelure cl, un transfert amont pour un aller et retour sur la cage universelle 11, et un transfert amont sur la cage duo 10 pour le passage final dans la ’ 25 cannelure d".
Dans le cas de profilés avec élargissement de la chambre (figure 12), les passes d'élargissement se feront dans la cannelure e juste avant le passage final dans la cannelure t_ de l'ébauche de poutrelle recherchée.
30 On se reportera à nouveau à la figure 9B. De façon classique, une fois l'ébauche de poutrelle convenable obtenue, le laminage se poursuivra ensuite selon le procédé universel de l'état de l'art dans des cages universelles et refouleuses, selon les étapes dégrossisseuse 13, intermédiaire 14 et finisseuse 15, jusqu'à 35 l'obtention du profilé de poutrelle finie.
13 « / ' l
Le schéma de la figure 9C se distingue de celui de la figure 9B, en ce qu'on utilise les deux cages universelles 11 et 11' d'un tandem dont la cage duo 10 est désaxée, pour réaliser le formage de l'invention.
5 Le schéma de la figure 9D se distingue de celui de la figure 9B, en ce qu'on dégrossit l'ébauche de poutrelle formée selon l'invention dans un groupe tandem 13'.
Le procédé qu'on vient d'expliquer pour les profils symétriques vaut également pour les profils asymétriques dérivés 10 des poutrelles par épaississement d'une aile par rapport à l'autre ou par diminution ou augmentation de la hauteur de l'une par rapport à l'autre, ou par la combinaison de ces deux points.
Cependant, il convient alors de tenir compte des phénomènes suivants : 15 Lors du défonçage asymétrique illustré sur la figure 13, l'axe de fendage XX ne coïncide plus avec l'axe de symétrie X'X* de la prise de fer 1. L'écoulement du métal à travers le volume de l'emprise des cylindres horizontaux et des galets verticaux n'est pas le même que dans le défonçage d'un profil symétrique 20 parce que les parties de profil situées de part et d'autre de l'axe XX de fendage ne sont plus semblables.
Le taux moyen d'allongement ne s'établit plus de manière équivalente de part et d’autre de l'axe XX.
L'écoulement du métal se fait selon une direction.
» 25 s'éloignant plus ou moins de l'axe de laminage selon que l'écart des volumes situés de part et d'autre de l'axe de fendage est plus ' ou moins important.
La direction de sortie de la barre diverge du plan de laminage. On dit que la barre "fauche".
30 Pour rétablir la coïncidence de la direction de sortie et de l'axe de laminage, il faut provoquer un allongement complémentaire par une réduction supplémentaire dans la partie de la section initiale la plus forte, comme le montre la figure 13, où le galet vertical 7 exerce une certaine pression directe destinée 35 à rétablir l'équilibre, tandis que le galet vertical 8 n'exerce toujours pas de pression directe.
- i * 14
Dans la pratique, pour appliquer les réductions complémentaires nécessaires, il faut les intégrer dans les conditions d'équilibre du système des forces de laminage en choisissant d'agir sur les différents paramètres qui les régissent. Les paramètres les 5 plus utiles à considérer sont les diamètres des cylindres, ceux des galets et notamment leur rapport, le taux de pression et de réduction et le coefficient d'écoulement.
En résumé, il faut respecter les conditions de stabilité du profil dans l'emprise.
10 Lors de la deuxième phase du procédé, il convient de réaliser l'équilibre des allongements de part et d'autre du plan vertical de laminage XX. Il faut que les efforts latéraux auxquels est soumise l'ébauche de poutrelle par l'action des galets verticaux soient égaux ou que la poussée latérale qui résulte de leur différence 15 - qu’on à intérêt à minimaliser en jouant sur les paramètres - soit transmise et absorbée. Ainsi qu'on l'a dit, le procédé de l'invention se caractérise en ce qu'on favorise dans les premières passes le défonçage de la partie devant constituer l'âme du profil au détriment des parties devant constituer les ailes du profil, alors que les 20 épaisseurs sont encore importantes, ceci pour minimiser les efforts latéraux tout en cherchant à les équilibrer, et augmenter rapidement les possibilités de réaction latérale des cylindres horizontaux en fonction de la hauteur d'emprise de leurs flancs qui augmente à chaque passe. La prise de fer 1 doit être parfaitement centrée dans 25 le plan vertical de laminage.
Dans le procédé de l'invention, les valeurs E X L de la prise de fer 1 pour obtenir l'ébauche de poutrelle convenable pour le profil de poutrelle finie dépendent de la méthode choisie : a) méthode de dégrossissage universel intégral 30 b) méthode de dégrossissage universel intégral avec fendage des ailes c) méthode de dégrossissage universel intégral avec élargissement de la chambre d) méthode combinée associant les trois précédentes
Dans toutes ces méthodes, on retient comme critère de 35 choix et de calcul le rapport \ qui est le quotient des ratios» de réduction d'épaisseur, d'une part, de la partie devant former l'âme : * 15 # ' « λ âme = -e d'autre part, des parties devant former les ailes : λ aile = — a
E
5 * = λ âme = ë λ aile A a
Ce rapport λ permet de définir pour des profils de même chambre ch un coefficient K représentant la variation de la valeur de la hauteur h des ailes de l'ébauche de poutrelle par rapport à 10 l'épaisseur E de la prise de fer 1 :
K E
La pratique des différentes méthodes permet d'établir • pour chacune d'elles la courbe des valeurs de K - Kl - K2 - etc.
(figure 14).
15 On voit ainsi que :
E K
L = 2A + ch
Dans l'application du procédé, les cylindres horizontaux qui sont moteurs doivent toujours entraîner le produit en exerçant 20 dans l'âme une certaine réduction.
Pour que le laminage soit possible, d'une manière générale on admettra pour limites d'application :
E
1° - réduction de l'âme : 2 ^ 6
A
2° - réduction des ailes : 1,5 ^ ^ 4
E
25 3° - réduction de la prise de fer : 0,7 ¢. £ ^ 1,5 4° - valeurs de λ : 0,5 ^ λ ^ 4,00
Claims (10)
1. Procédé de formage d'une ébauche de profilé métallique du type poutrelle, à partir d'une prise de fer à section rectangulaire ou trapézoïdale, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement 5 deux phases réalisées en cage universelle (11) : - dans les premières passes, une phase de défonçage de la partie devant constituer l'âme, par réduction opérée à l'aide des cylindres horizontaux (5, 6) sur la partie centrale de la prise de fer (1), - dans les passes suivantes, une phase de réduction simultanée de 10 l'âme par les cylindres horizontaux (5, 6) et des ailes par les galets verticaux (7, 8) de la cage universelle (11), la réduction par les galets verticaux étant plus importante.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche de poutrelle en formation pendant la seconde phase 15 est laminée dans les cannelures roulantes d'une cage duo (10) selon une séquence d'alternance choisie .
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on dispose la cage universelle (11) et la cage duo (10) côte à côte. 2°
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on dispose la cage universelle (11) et la cage duo (10) sur des axes décalés.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, au cours de la seconde phase, on procède au 2 5 formage des ailes par fendage et laminage successifs au moyen de galets de profils différents (5a, 5b, 5c).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, pour le formage d'une ébauche de profilé symétrique, caractérisé en ce que, pendant l'étape de défonçage de la partie devant constituer 50 l'âme, on n'exerce pratiquement aucune pression directe sur les parties devant constituer les ailes. Λ ' 17
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, pour le formage d’une ébauche de profilé asymétrique, caractérisé en ce que, pendant l’étape de défonçage de la partie devant constituer l’âme, on n’exerce pratiquement de pression directe sur les 5 parties devant constituer les ailes que du seul côté de. section ~ » initiale plus importante, afin de maintenir la direction de sortie de la barre dans l’axe de laminage.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on réalise les conditions de 10 stabilité du profil dans l’emprise en intervenant sur la valeur des paramètres et notamment sur le rapport des diamètres des galets verticaux,
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on forme au moyen des cylindres 15 horizontaux (5a-5d) de la cage universelle, spécialement profilés à cet effet, un ou plusieurs noyaux de métal dans la partie devant constituer l’âme de l’ébauche, et en ce qu’on réduit ensuite le ou les noyaux par passage dans une cannelure roulante (9) à fond plat sans flanc d’une cage duo / pour élargir la chambre (ch).
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on fait varier les allongements de l’âme et des ailes au cours des deux phases.
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