LU83413A1 - Procede et installation de laminage continu a chaud d'un produit avec reduction importante - Google Patents

Description

h m L'invention concerne un procédé et un appareil de laminage continu à chaud, avec réduction élevée, de produits ferreux et non ferreux tels que des billettes, des barres, des fils et autres produits dans une série groupée de passes 5 de laminage.

Dans toute opération de laminage, les cylindres de travail exercent une pression sur le produit passant entre eux. Cette pression s'accompagne de forces de frottement qui résultent de la différence de vitesse entre le métal laminé 10 et les surfaces des cylindres. Les composantes verticales de pression et de frottement des cylindres tendent à réduire la hauteur du produit. Les composantes horizontales de la » pression des cylindres agissent en sens opposé à celui du laminage et tendent à éjecter le métal de l'emprise, tandis 15 que les composantes horizontales des forces de frottement agissent dans le sens du laminage, dans la zone du retard à l'engagement, et tendent à tirer le produit vers l'intérieur de l'emprise. Dans la description qui suit, les forces agissant sur le produit dans le sens du laminage seront 20 considérées comme des forces positives, et celles agissant sur le produit dans le sens opposé à celui du laminage seront considérées comme des forces négatives.

Lorsque l'extrémité avant d'un produit commence une passe de laminage, la somme algébrique des composantes de 25 forces horizontales de la pression et du frottement des cylindres varie de façon continue entre l'instant de l'entrée - en contact de l'extrémité avant avec les cylindres et l'instant de la sortie de cette extrémité avant de l'emprise. Si cette somme reste positive pendant toute cette phase 30 d'introduction, l'extrémité avant est pincée par les cylindres de travail et entraînée dans et à travers l'emprise, sans qu'il soit nécessaire de faire appel à une force supplémentaire. Cette condition est désignée ci-après par l'expression "entrée spontanée".

35 Par ailleurs, si la somme algébrique des composantes de forces horizontales atteint une valeur négative pendant la phase d'entrée, une force supplémentaire doit être exercée sur le produit, avant la passe de laminage, « ** 2 afin de réaliser l’entrée. Cette condition sera désignée ci-après "entrée forcée".

Une fois que l’emprise est remplie et qu'une condition d'équilibre est atteinte, la somme de ces 5 composantes de forces horizontales devient égale à zéro.

On a établi théoriquement que l’entrée spontanée se produit si l'angle a d'attaque est maintenu dans la plage : *10 O <a 4 f , où «P est l'angle de frottement.

Inversement, une condition d'entrée forcée existe lorsque a>f .

15 On a également établi que, une fois qu'une extrémité avant a commencé la passe de laminage et que l'emprise est remplie, un laminage libre se poursuit dans les limites théoriques : 20 L'expression "laminage libre" utilisée dans le présent mémoire désigne un laminage n'utilisant pas de forces supplémentaires pour pousser ou tirer le produit pendant la 25 passe de laminage après le remplissage de l'emprise. Si l'angle d'attaque dépasse les limites théoriques du laminage libre, une force supplémentaire continue doit être exercée sur le produit, même après le remplissage de l'emprise. Cette condition est désignée ci-après "laminage forcé".

30 Dans l'art antérieur, les programmes de travail des laminoirs continus sont classiquement conçus pour des conditions d'entrée spontanée et de laminage libre. En l'absence de pannes des appareillages ou d'autres conditions inhabituelles, ce procédé assure un passage en douceur du 35 produit d'une passe de laminage à l'autre, ce qui est évidemment essentiel pour un travail satisfaisant du laminoir.

Cependant, il est également connu que dans toute passe de laminage donnée, la réduction réalisée est inversement proportionnelle à l'amplitude du cosinus de l'angle 3 d'attaque. Ainsi, il apparaît que dans des laminoirs classiques, en limitant les angles d'attaque pour permettre une entrée spontanée, les réductions réalisées sont très inférieures aux réductions maximales, une fois que les 5 emprises sont remplies. Si les réductions réalisées lors des passes de laminage ne sont pas maximales, le nombre de ces réductions doit être augmenté pour que l'on atteigne une réduction totale donnée.

Les passes supplémentaires de laminage et les 10 équipements associés de commande, de pilotage, de lubrifica-- " tion et de refroidissement par eau, etc., qu'elles nécessitent sont extrêmement coûteux. Les passes supplémentaires de laminage élèvent également de façon notable le coût de fonctionnement et d'entretien du laminoir, tout en 15 occupant davantage d'espace, ce qui constitue un facteur de coût élevé dans toute installation donnée de laminage- Dans de nombreux laminoirs, un écartement important entre les cages accroît ce dernier facteur de coût.

Etant donné que les coûts des équipements de 20 laminage, des bâtiments, de l'énergie, etc., continuent d'augmenter, il existe une demande croissante en procédés de laminage plus efficaces, réalisant une réduction importante et utilisant des équipements compacts et de plus faibles dimensions.

25 L'idée d'atteindre de plus fortes réductions lors des passes de laminage n'est pas nouvelle en soi et, au 5 fil du temps, on a avancé plusieurs propositions allant dans ce sens et comprenant, par exemple, le passage à force continu de produits entre des cylindres de travail non menés 30 (brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 723 834), ainsi qu'au cours de passes de laminage réalisées par des cylindres de travail menés (brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4 106 318). Cependant, un problème posé par ces essais est qu'ils nécessitent l'utilisation de cylindres de travail de 35 diamètre relativement grand, ce qui exige, par suite, la présence de paliers, de cages, de fondations, etc., massifs, et de grands bâtiments. Ainsi, les avantages résultant des réductions plus importantes sont largement compensés par des investissements plus élevés.

9 * 4

Dans une autre proposition décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 553 997, on cherche à atteindre des réductions importantes par l'utilisation de cylindres de travail menés de diamètre relativement faible.

5 Cependant, dans ce cas, les emprises sont initialement ouvertes pour recevoir librement chaque extrémité avant, puis elles sont fermées pour laminer la partie restante du produit. Le fait qu'il est impossible d'ouvrir et fermer de façon constante les emprises et le gaspillage résultant de la 10 mise au rebut des extrémités avant non laminées rendent ce procédé inapplicable aux opérations modernes de laminage portant sur des tonnages élevés.

D'autres propositions visant à réaliser des réductions importantes comprennent l'utilisation de forges 15 oscillantes et de laminoirs planétaires. Bien que ces essais aient rencontré un certain succès limité dans des applications particulières portant sur de faibles tonnages, elles n'ont pas été largement suivies dans l'industrie du laminage.

20 L'invention concerne un procédé et une machine de laminage continu à chaud d'un produit par plusieurs passes successives de laminage au cours desquelles ce produit est soumis à des réductions notablement augmentées par rapport à celles obtenues au cours d'opérations classiques de laminage, 25 ce qui permet de diminuer le nombre de passes de laminage nécessaire pour l'obtention d'une réduction totale donnée. Le - laminage s'effectue au moyen de cylindres de travail de diamètre relativement faible, ce qui permet de réduire notablement les dimensions de l'installation de laminage. Ce 30 résultat a pu être obtenu par l'abandon du concept de l'entrée spontanée dans au moins l'une, et de préférence, toutes les passes de laminage autres que la première, dans une série donnée, et en faisant plutôt appel à des techniques rigoureuses d'entrée forcée pour maximiser les angles 35 d'attaque et les réductions qui en résultent. Dans au moins l'une des passes de laminage, l'angle d'attaque est élevé à un degré tel que l'entrée spontanée est empêchée par une force contraire momentanée qui est supérieure à la force de 5 sortie disponible/ produite par l'action de laminage de la passe précédente, ce gui rend nécessaire de pousser le produit dans la passe de laminage précédente, sous une force supplémentaire exercée en avance par rapport à cette passe.

5 Une suite de passes conçue conformément à l'invention comprend de préférence au moins quatre passes de laminage, l'angle d'attaque de la première passe étant réglé pour permettre une entrée spontanée de l'extrémité avant du produit, les angles d'attaque des deuxième et troisième 10 passes étant réglés pour produire des réductions augmentant „- progressivement sous des conditions d'entrée forcée, et la force demandée pour l'entrée dans la troisième passe de . ' laminage étant supérieure à la force de sortie disponible et résultant de l'action de laminage de la deuxième passe, ce 15 qui nécessite de faire appel à la force de sortie disponible de la première passe de laminage. La quatrième passe de laminage se produit également dans des conditions d'entrée forcée, mais, pour des raisons indiquées ci-après, l'angle d'attaque et la réduction résultante de cette passe sont 20 inférieurs à ceux de la troisième passe de laminage.

Pour un jeu donné de conditions, une fois que les emprises de toutes les passes de laminage sont remplies, un laminage libre a lieu. Cependant, suivant certaines variables telles que, par exemple, le coefficient prédominant de 25 frottement et/ou l'amplitude admise de la diminution du diamètre des cylindres en raison de l'usure normale et du dressage classique, l'angle d'attaque de la troisième passe de laminage peut finalement s'élever jusqu'à un degré tel „ qu'il ne soit plus possible de procéder à un laminage libre, 30 ce qui nécessite un laminage forcé dans la troisième passe, sous assistance continue, initialement de la deuxième passe de laminage, puis de la quatrième passe une fois que l'extrémité arrière est sortie de la deuxième passe.

Les axes des cylindres des passes successives de 35 laminage sont de préférence orientés perpendiculairement entre eux, les cylindres n'étant pas rainurés.

Pour économiser de l'espace et tirer un avantage maximal de la résistance au flambage du produit en cours de 6 laminage, l'écartement des passes successives de laminage est maintenu à un minimum absolu, de préférence entre 1,0 et 2,0 fois le diamètre maximal des cylindres.

L'invention sera décrite plus en détail en regard 5 des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels : la figure 1A est un schéma montrant un laminage dans des conditions classiques d'entrée spontanée ; la figure 1B est un schéma analogue à celui de la 10 figure 1A, montrant un laminage dans des conditions d'entrée forcée ; les figures 2A et 2B sont des vues schématiques à - : échelle très agrandie, montrant, respectivement, une zone de retard à l'engagement et une zone Z2 d'avancement des 15 figures 1A et 1B ; la figure 3A est un graphique montrant la sommation des composantes horizontales de forces dans les conditions d'entrée spontanée de la figure 1A ; la figure 3B est un graphique analogue à celui de 20 la figure 3A, montrant la sommation des composantes horizontales de forces dans les conditions d'entrée forcée de la figure 1B, un laminage forcé se produisant lors de l'utilisation de cylindres de diamètre minimal ; la figure 4 est un schéma de la machine selon 25 l'invention ; les figures 5A à 5E sont des coupes transversales = montrant le profil du produit subissant un cycle typique de laminage conformément à l'invention ; la figure 6 est un schéma montrant la progression 30 de l'angle neutre dans chacune des cages afin de maintenir l'équilibre dans l'équipement de laminage selon l'invention ; et les figures 7A et 7B sont des schémas permettant de comparer un cycle de quatre passes de laminage selon 35 l'invention à un cycle classique de passes de laminage, demandé pour réaliser la même réduction sur le même produit.

Etant donné que les cylindres de travail formant une paire donnée fonctionnent dans des conditions identiques, 7 la description d'un seul cylindre suffit. Si l'on se réfère 1 initialement aux figures 1A, 2A et 2B, un cylindre R de travail d'une paire donnée est représenté en cours de laminage d'un produit P dans des conditions classiques 5 d'entrée spontanée, avec un angle agE d'attaque qui est inférieur à l'angle f de frottement. Le produit est soumis simultanément à une pression RP de laminage et à un frottement P. La pression RP de laminage peut é'tre décomposée en une composante verticale RP^ de force agissant normalement 10 à la direction de laminage et en une composante horizontale négative RPg de force agissant en sens opposé à celui du laminage. De même, le frottement P peut être décomposé en une composante verticale Fv de force et en une composante horizontale Fg de force. Les composantes verticales RPy et Fv 15 de force réalisent une réduction à hgE de la hauteur h du produit. La figure 2A montre que dans une zone Z-j de retard à l'engagement, la composante horizontale PH agit positivement, alors que la figure 2B montre que dans une zone Z2 d'avancement, la composante horizontale Ffi agit 20 négativement. Le passage de cette composante du signe positif au signe négatif se produit pour un angle neutre NA qui sert de séparation entre les zones Z-j et Z2.

Comme représenté sur la figure 3A, dans le cas d'un laminage dans des conditions classiques d'entrée 25 spontanée, la somme algébrique 2E, des composantes horizontales RPg et Fg de force reste constamment positive ; pendant l'introduction de l'extrémité avant du produit dans l'emprise. Les courbes et D de la figure 3A montrent des conditions typiques pour des cylindres ayant des 30 diamètres maximal et minimal, respectivement, en laminage libre. Après avoir atteint l'angle neutre, les valeurs de chutent à zéro pour a = 0, ce qui établit une condition d'équilibre pour l'attaque des cylindres. Cependant, dans le cas où le laminage se produisant à l'attaque rencontre 35 l'opposition d'une force extérieure (par exemple une force négative engendrée dans une passe suivante de laminage), pour rétablir une condition d'équilibre, l'angle neutre se déplace vers zéro (suivant les lignes pointillées de la figure 3A) , 8 ce qui engendre une force disponible DF de sortie destinée à ' vaincre la force extérieure. La force maximale disponible de sortie apparaît lorsque l'angle neutre atteint la limite zéro à a = 0.

5 La figure 1B montre un cylindre R' de travail qui lamine le produit P dans des conditions d'entrée forcée, conformément à une caractéristique de l'invention, avec un angle d'attaque aFE plus grand que l'angle de frottement de manière à réaliser une plus grande réduction de hauteur 10 du produit. Au cours d'une phase négative initiale d'entrée du produit, la valeur RPH est supérieure à la valeur Fg. Ainsi, comme montré sur la figure 3B, la somme des * r composantes horizontales de forces prend initialement une valeur négative croissante, ce qui produit une force négative 15 croissante OF d'opposition qui atteint une valeur maximale à l'angle de frottement f . Au cours d'une phase positive suivante d'entrée, la valeur FR commence à dépasser la valeur RP g et la valeur de ^ commence à progresser dans le sens positif. Pour réaliser l'entrée, la valeur négative de ^ , en 20 tout point donné pendant l'introduction de l'extrémité avant dans l'emprise, doit être vaincue par l'application d'une force positive supplémentaire sur le produit, en avant de la passe de laminage, ce qui réalise une condition d'entrée forcée. Selon l'invention, cette force positive 25 supplémentaire est appliquée par la force disponible de sortie d'une ou plusieurs passes de laminage précédentes, lorsque leurs angles neutres respectifs NA se rapprochent de zéro. Lors de l'utilisation de cylindres neufs ayant un diamètre Dmax/ l'angle neutre NA est supérieur à zéro et la 30 valeur finit par atteindre zéro à a = 0. Un laminage libre se produit donc dans des conditions d'équilibre dans la passe . de laminage. Cependant, lorsque le diamètre des cylindres diminue vers Dm^n, la valeur ^ peut être négative à a = 0, ce qui résulte en apparition d'une condition de laminage 35 forcé au cours de laquelle une force supplémentaire doit être exercée en continu sur le produit pour vaincre la valeur négative DF après le remplissage de l'emprise.

9

La figure 4 représente schématiquement une ' installation 10 de laminage selon l'invention. Cette installation comprend une suite de passes P^-P4 de laminage constituées par des paires complémentaires de cylindres 12 de 5 travail. Les cylindres de travail de chaque passe sont commandés par des moyens classiques (non représentés). Les cylindres 12 de travail sont supportés entre des paliers 14 (seuls les paliers des cylindres horizontaux étant représentés), et ces paliers sont eux-mêmes supportés par une 10 structure de cages représentée schématiquement en 16. Les cylindres de travail sont de préférence sans rainures et ont

B

un diamètre D compris entre une valeur maximale Dmax pour des ‘ cylindres neufs et une valeur minimale D . pour des lu xn cylindres ayant subi le nombre admissible maximal 15 d'opérations de dressage. L'écartement S des passes de laminage est maintenu à un minimum absolu, de préférence entre 1,0 et 2,0 fois le diamètre maximal des cylindres neufs. Les axes des cylindres des passes successives sont orientés perpendiculairement entre eux, ce qui évite d'avoir 20 à tordre le produit lorsqu'il progresse d'une passe à la suivante.

Les figures 5A à 5E représentent un cycle typique de laminage selon l'invention, h étant la hauteur du produit (mesurée perpendiculairement aux axes des cylindres), w étant 25 la largeur du produit (mesurée parallèlement aux axes des cylindres), et A étant l'aire de la section droite. Le s tronçon d'entrée est généralement une billette carrée dont les angles sont légèrement arrondis et dont la hauteur et la largeur he et we sont égales, l'aire de la section droite 30 étant A . Ce tronçon d'entrée est réduit dans la passe P1 de laminage de manière à présenter, en section, la forme d'un rectangle orienté horizontalement, à bords arrondis, de dimensions h^ et et d'aire de section réduite A^.

L'expression "rectangle à bords arrondis" utilisée dans le 35 présent mémoire désigne une section droite sensiblement rectangulaire, présentant deux côtés opposés sensiblement plats et deux autres côtés opposés légèrement convexes.

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La passe de laminage P2 réduit davantage le » produit de manière à former un rectangle orienté verticalement, à bords arrondis, de dimensions h2 et w2 et de section A2. La passe de laminage P 3 réduit davantage le 5 produit en formant un autre rectangle à bords arrondis, orienté horizontalement et ayant pour dimensions h2 et w2 et pour section A^. La dernière passe P^ de laminage réduit le produit pour former un autre rectangle orienté verticalement, à bords arrondis et de dimensions et et de section A^. 10 Les allongements réalisés dans les passes de laminage P2, P^ et sont de préférence compris dans les plages indiquées dans le brevet N° 4 050 280 précité.

. ; Un exemple du procédé de l'invention sera à présent décrit pour le laminage d'iine billette d'acier de 15 180 x 180 mm, en quatre passes, dans les conditions de laminage suivantes : Débit de production 100 T/h

Vitesse d'entrée 0,11 m/s

Température d'entrée 1100°C

20 Coefficient de frottement (μ) 0,38

Lorsqu'on utilise des cylindres neufs ayant un diamètre Dmax de 510 mm, la figure 6 montre comment les angles neutres de chacune des passes changent pendant le laminage, l'angle neutre étant indiqué en degrés, à gauche 25 sur cette figure. D'autres données concernant les quatre passes de laminage sont regroupées dans le tableau I ci- 7 dessous.

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TABLEAU I

' (D = 510 mm) *î ^ ζ Γ~^ 5---- h (mm) 146 ,8 87,6 63,3 46,8 w (mm) 189,6 201,7 145,7 107,7 10 a 20,8 36,9 43,2 36,3 • ' —- f .. il..·«..—i. . . . . i. -I I . il» i I i t i.

r 12,9 36,5 j 47,8 45,3 NA 5,21 2,59 0,86 3,00 15---;-- OF 0 -20454 -27531 -11209 DF +38590 +21815 + 5872 +17617 20 Entrée Spont. Forcée Forcée Forcée

Laminage Libre Libre Libre Libre h = hauteur du produit 25 w = largeur du produit a = angle d'attaque en degrés r = pourcentage de réduction de section OF = force maximale d'opposition (daN) DF = force maximale disponible de sortie (daN) 30 NA = angle neutre en degrés

En commençant à la première passe de laminage, il apparaît qu'un angle d'attaque relativement modéré, de 20,8°, a été choisi pour permettre une entrée spontanée de 35 l'extrémité avant. Le pourcentage de réduction r^ est de valeur relativement modérée, à savoir 12,9 %, et la force de sortie disponible DF1 qui en résulte peut s'élever au maximum à 38 590 daN si l'angle neutre NA passe de 5,21° à zéro. La courbe D de la figure 3A est représentative de cette max condition de laminage.

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La deuxième passe de laminage P2 présente un angle d'attaque a2 plus grand, à savoir de 36,9°, ce qui élève le pourcentage de la réduction r2 de 36,5 %. Dans ce cas, la répartition des composantes horizontales de force est 5 telle que toute entrée spontanée est empêchée par une force maximale 0F2 d'opposition de 20 454 daN. Cependant, l'entrée forcée est réalisée dans la passe de laminage P2, car la force OF2 est vaincue par une partie de la force disponible DF<| de sortie de la passe P<j de laminage lorsque l'angle 10 neutre de cete passe tend vers zéro. Le produit sort de la - ' passe de laminage P2 dans des conditions d'équilibre, avec un angle neutre de 2,59° et la possibilité de produire une force maximale disponible de sortie de 21 815 daN. La figure 3B montre que dans de telles conditions de laminage libre, les 15 forces d'opposition OF ne sont que momentanées et apparaissent lors des phases initiales de l'entrée du produit.

La troisième passe de laminage P g présente un angle d'attaque encore plus grand, à savoir de 43,2°, ce 20 qui entraîne une réduction importante r3 de 47,8 %. Dans ce cas, la répartition des composantes horizontales de force est telle que toute entrée spontanée est empêchée par une force maximale d'opposition OF^ de 27 531 daN, cette force dépassant sensiblement la force disponible de sortie DF2 de 25 la passe précédente P2 de laminage. Pour qu'il soit possible de procéder à une entrée forcée dans la passe P^ de laminage, = la force DF2 doit être augmentée d'une force supplémentaire disponible de sortie exercée sur le produit, en avant de la passe ?2 de laminage. Cette force disponible supplémentaire 30 provient de la force DF^, c'est-à-dire OFg y DF2r mais DF^ + DF2 y OF^. Ainsi, l'entrée forcée est réalisée dans la passe P^ de laminage au moyen de forces horizontales de sortie provenant de l'action de laminage des passes P-j et P2. Comme montré sur la figure 6, pendant que ceci se produit, 35 l'angle neutre de la passe P2 de laminage se déplace de 2,59° vers zéro et l'angle neutre de la passe de laminage P^ se déplace de 5,21° vers zéro. Le produit sort de la passe de laminage P^ dans des conditions d'équilibre, avec un angle 13 neutre de 0,86° et une force maximale disponible de sortie DFg de 5872 daN. Cette condition d'entrée forcée et de laminage libre est représentée par la courbe Dmax de la figure 3B.

5 La quatrième passe de laminage P4 présente un angle d'attaque a4 de 36,3°, ce qui produit une réduction r4 de 45,3 % et une force d'opposition 0F4 de 11 209 daN. La force nécessaire pour réaliser l'entrée dans la passe P4 de laminage provient de nouveau des forces disponibles et 10 combinées DF2 et DF^ de sortie, l'angle neutre NA de la passe

Lr de laminage Pg passant de 0,86° à zéro et l'angle neutre NA

de la passe de laminage P2 tendant vers zéro. Le produit sort de la passe de laminage P4 dans des conditions d'équilibre, avec un angle neutre NA de 3,00° et une force maximale 15 disponible de sortie de 17 617 daN.

Lorsque les cylindres de laminage s'usent et doivent être redressés, leurs diamètres diminuent progressivement, ce qui a un effet sur les angles d'attaque, les pourcentages de réduction et les répartitions des forces 20 dans chaque passe de laminage. Dans l'exemple décrit ci- dessus, une diminution du diamètre des cylindres à 435 mm est considérée comme possible. Les conditions de laminage dans chaque passe de laminage, utilisant des cylindres de 435 mm, sont groupées dans le tableau II.

i j ) 14

V

TABLEAU II

. ' (D = 435 mm) P1 P2 p3 P4 5----- h (mm) 151,6 93,1 67,2 48,3 ---1-- w (mm) 187,8 200,4 J 148,2 111,2 10 α 2θΤδ Γ 38,5 j 46,1 39,6 ï * - - . * __________ 1 - ____ r 11,0 34,5 j 46,6 46,1 - _|__

a I

Angle neutre 5,21 2,00 -0,36 2,05 15----- OF (daN) 0 -21781 -31380 -15052 DF (daN) +32668 +14332 - 2142 +10693 20 Entrée Spont. Forcée Forcée Forcée

Laminage Libre Libre j Forcé Libre __ Une comparaison des tableaux I et II montre qu'une diminution à 435 mm du diamètre des cylindres de travail entraîne un accroissement des angles d'attaque a de chaque passe de laminage, ce qui s'accompagne d'une diminution des forces de sortie DF et d'une augmentation des 30 forces maximales d'opposition OF. La variation la plus = importante se produit dans la passe de laminage P3 où, même après le remplissage de l'emprise, une force négative de sortie DF3 de 2142 daN s'oppose au laminage libre. Dans ces conditions d'entrée forcée et de laminage forcé, régnant dans 35 la passe de laminage P3 (représentée par la courbe Dmin de la figure 3B), la force négative de sortie DF3 est vaincue par la force disponible de sortie DF^ jusqu'à ce que l'extrémité arrière du produit se dégage de la passe de laminage P3. Ensuite, la force négative de sortie DF3 est vaincue par la 40 force de sortie DF4 de la passe de laminage P4. Il apparaît donc que, lorsqu'une condition de laminage forcé apparaît dans la passe de laminage P3, il est essentiel de maintenir 15 une condition de laminage libre dans la passe de laminage P^ pour que l'extrémité arrière du produit soit tirée de manière sûre dans la passe P3. C'est la raison pour laquelle l'angle d'attaque de la passe de laminage P^ est maintenu à une 5 valeur inférieure à celle de l'angle d'attaque de la passe de laminage P3.

Lors de l'entrée forcée de l'extrémité avant du produit dans la passe de laminage P^, la force maximale d'opposition OF^ de cette passe et la force négative de 10 sortie DF^ de la passe de laminage P3 sont vaincues ensemble par les forces combinées de sortie DF^ et DF3 des passes de « laminage et P2.

Les tableaux III et IV illustrent certaines des modifications que l'on peut prévoir lors du laminage du même 15 produit avec un coefficient de frottement plus élevé, à savoir de 0,4.

TABLEAU III

(D = 510 mm) 20 V, p2 P3 P4 h (mm) 143,5 86,4 62,5 46,3 w (mm) 190,7 199,1 143,9 106,5 25---}-- a 21,8 37,3 42,9 36,0 — ---------- v - — — r 14,4 37,2 j 47,7 45,2 30 NA 5,50 3,12 J 1,71 3,60 OF (daN) 0 -18783 j -24346 - 9460 DF (daN) +42888 +27276 +12131 +22091 35 ---;--:-

Entrée Spont. Forcée Forcée Forcée

Laminage Libre Libre Libre Libre 16 TABLEAU IV (D = 495 mm) P1 P2 P3 P4 5---- h (mm) 144,6 j 86,7 62,5 46,2 w (mm) 190,2 j 199,6 144,1 106,3 j 10 a 21,8 j 37,7 43,7 j 36,6 • ' ' ' ' " ~rM1 “ ' IJ .....1 " ll,'T""_ r 14,0 j 37,1 48,0 45,5 t __!____ ' NA 5,46 | 2,99 1,46 3,47 15 ------- OF (daN) 0 i -19433 -25507 -10060 ? DF (daN) +41580 j +25506 +10112 +20759 20 Entrée Spont. | Forcée Forcée Forcée

Laminage Libre Libre Libre Libre 22 Le tableau III montre qu'avec un coefficient de frottement plus élevé et des cylindres de diamètre maximal, il est possible de réaliser une entrée forcée dans la passe de laminage P^ en utilisant la force disponible de sortie DF2 de la passe de laminage P2- Cependant, la marge de sécurité 30 est pratiquement inexistante et ceci devient rapidement - impossible dès que le diamètre des cylindres diminue sous l'effet de l'usure normale. Pour un diamètre D de 495 mm, l'entrée forcée dans la passe de laminage demande de nouveau l'association des forces disponibles de sortie des 35 passes de laminage P^ et P2·

Le tableau V montre que, pour les exemples des tableaux I à IV, dans toute passe de laminage donnée demandant une entrée forcée, le rapport des forces positives disponibles de sortie DF aux forces maximales négatives 40 d'opposition (parfois augmentées des forces négatives de sortie pendant un laminage forcé) est maintenu volontairement à une valeur telle qu'un facteur de réserve d'au moins 1,5 soit respecté.

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TABLEAU V

P2 P3 P4 5 DP1 DP1+DF2 DF2+DP3 ÔF^ ÔF^ ÔF^ D = 510 mm 10 μ = 0 f38 1 ,89 2,19 2,47 D = 435 mm μ = 0,38 1,50 1,50 2,73* 15 D = 510 mm μ = 0,40 2,28 2,88 4,16 D = 495 mm μ = 0,40 2,14 2,63 3,54 20 --- * OF. augmentée de la force négative DF3 pendant un laminage forcé.

Un facteur de sécurité de cette amplitude est considéré plus que suffisant pour assurer un laminage continu 25 lorsque des conditions telles que la température du produit, le coefficient de frottement, etc. subissent des variations normales.

Le tableau VI montre la réduction moyenne par passe et la réduction totale par séries pour les exemples 30 décrits précédemment.

TABLEAU VI

[Réduction moyenne Réduction totale par passe ' ^5 d = 510 mm μ = 0,38 37 % 84,2 % D = 435 mm μ = 0,38 36 % 83,3 % 40 D = 510 mm μ = 0,40 37,4 % 84,6 % D = 495 mm μ = 0,40 37,4 % 84,6 % 18 A titre de comparaison, si un cycle de quatre ' passes du procédé de laminage de l'art antérieur décrit dans le brevet N° 4 050 280 précité est effectué dans des conditions de laminage analogues, avec entrée spontanée et 5 laminage libre, la réduction maximale possible, avec des cylindres de 435 mm, est de 64,4 %. Le progrès réellement important apporté par l'invention au domaine du laminage apparaît ainsi de manière évidente à l'homme de l'art.

L'importance de l'utilisation des forces 10 disponibles de sortie de deux passes successives de laminage pour effectuer une entrée forcée dans une passe située en aval peut apparaître en se référant, par exemple, au tableau II qui montre que, si l'on n'utilise que la force DF2 pour vaincre la force OFg, on a, avec un facteur de sécurité 15 de 1,5 : ^^2 14332

OF, = —- « = 9555 daN

0 1,5 1,5

Dans ces conditions, il serait nécessaire de limiter à 35,8°, conduisant à un pourcentage de réduction très inférieur, à savoir de 26,2 S, dans la passe de laminage Pg, ce qui limiterait la réduction totale à 69,2 % (pour un rapport de la largeur à la hauteur de 2,3 à la passe P^).

25 Les figures 7A et 7B permettent de comparer l'installation à quatre passes de laminage de la figure 1 à une installation classique de laminage continu. L'installation classique (figure 7B) utilise des cylindres de 700 mm, placés dans des cages placées à des intervalles de 30 3000 mm et chaque passe de laminage est conçue pour des conditions d'entrée spontanée et de laminage libre. Si le même produit est laminé dans les deux laminoirs, par exemple une billette d'acier de 180 x 180 mm, réduite à une section rectangulaire d'environ 47 x 108 mm, le laminoir classique 35 demande une passe supplémentaire de laminage. De plus, il faut environ 75 % d'espace supplémentaire pour loger l'équipement classique de laminage.

19

Il apparaît donc que l'invention concerne un ' procédé et une installation très efficaces de laminage continu d'un produit, pouvant atteindre des réductions supérieures, avec un équipement moins important et dans moins 5 d'espace qu'avec les procédés et les équipements classiques.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'installation décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention.

*

Claims (18)

20

1. Procédé de laminage continu à chaud d'un produit (P) avec réduction importante, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le produit dans plusieurs 5 passes (P,j-P4) de laminage de manière que la répartition des forces horizontales dans au moins une passe de laminage autre que la première passe soit telle qu'une entrée spontanée soit empêchée par une force maximale d'opposition qui est supérieure à la force disponible de sortie produite par 10 l'action de laminage dans la passe précédant ladite passe „= autre que la première passe, et à exercer une force supplémentaire sur le produit, en avant de ladite passe de laminage précédente, cette force supplémentaire ayant une amplitude suffisante, lorsqu'elle est associée à la force 15 disponible de sortie de la passe précédente, pour vaincre la force maximale d'opposition et réaliser ainsi une entrée forcée du produit dans ladite passe autre que la première * passe. 4

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 20 en ce que les axes des cylindres (R) des passes successives de laminage sont orientés perpendiculairement entre eux, les cylindres (12) des passes de laminage pouvant notamment être sans rainures.

3. Procédé selon la révendication 1, caractérisé 25 en ce que ladite force supplémentaire résulte de la force disponible de sortie produite par l'action de laminage d'une passe en avant de ladite passe précédente de laminage.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une condition de laminage libre existe dans ladite 30 passe autre que la première passe, après une entrée forcée du produit dans cette passe.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une condition de laminage forcé existe dans ladite passe autre que la première passe, après une entrée forcée du 35 produit dans cette passe.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une passe de laminage après ladite passe autre que la première passe pour exercer la «« 21 force supplémentaire nécessaire à la réalisation d'un laminage forcé dans ladite passe autre que la première passe, après que l'extrémité arrière du produit s'est dégagée de ladite passe précédente de laminage.

7. Procédé de laminage continu d'un produit pour réaliser une réduction maximale de l'aire de la section droite de ce produit avec un nombre minimal de passes de laminage (P1-P4), caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le produit dans au moins trois passes de laminage dont 10 au moins les première et deuxième , P2) sont capables d'exercer des forces positives disponibles de sortie sur le produit lorsque leurs emprises respectives sont remplies, la troisième passe de laminage (P3) présentant une répartition des composantes horizontales de force telle qu'une entrée 15 spontanée est empêchée par une force maximale momentanée d'opposition qui est supérieure à la force disponible de sortie de ladite deuxième passe de laminage, mais qui est inférieure à la somme des forces disponibles de sortie des première et deuxième passes de laminage.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième passe de laminage présente une répartition des composantes horizontales de force telle qu'une entrée spontanée est empêchée par une force maximale d'opposition qui est inférieure à la force disponible de 25 sortie de ladite première passe de laminage.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé » en ce que des réductions de plus en plus grandes sont réalisées dans les trois passes de laminage.

10. Procédé selon la revendication 9, 30 caractérisé en ce que la réduction atteinte dans la troisième passe de laminage est d'au moins 40 %.

11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une quatrième passe de laminage (P4) qui suit immédiatement la troisième 35 passe de laminage et qui présente une répartition des composantes horizontales de force telle qu'une entrée spontanée est empêchée par une force maximale d'opposition qui est vaincue par la force disponible de sortie d'une passe <« 22 de laminage précédente, la répartition des composantes horizontales de force dans ladite quatrième passe de laminage, après le remplissage de l'emprise, étant telle qu'un laminage libre a lieu.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que, après l'entrée forcée du produit dans la troisième passe de laminage, une condition de laminage forcé existe, ce qui exige l'application continue d'une force supplémentaire sur le produit par l'action de laminage d'au 10 moins une autre passe de laminage.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la force supplémentaire nécessaire pour - : réaliser une entrée forcée du produit dans la quatrième passe de laminage provient au moins en partie de la force 15 disponible de sortie de ladite deuxième passe de laminage.

14. Installation de laminage continu à chaud d'un produit (P), caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs passes de laminage (P^-P^) dont au moins l'une, autre que la première passe, présente un angle d'attaque (a) tel que toute 20 entrée spontanée soit empêchée par une force maximale d'opposition qui est supérieure à la force disponible de sortie résultant de l'action de laminage de la passe de laminage précédente, l'installation comprenant également des moyens destinés à exercer une force supplémentaire sur le 25 produit, en avant de ladite passe de laminage précédente, cette force supplémentaire ayant une amplitude suffisante, î lorsqu'elle est associée à la force disponible de sortie de la passe précédente, pour vaincre ladite force maximale d'opposition et réaliser ainsi une entrée forcée du produit 30 dans ladite passe autre que la première passe.

15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que les axes des cylindres (12) des passes successives sont orientés perpendiculairement entre eux, les cylindres (12) des passes de laminage pouvant notamment être 35 sans rainures.

16. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent une passe de laminage située en avant de ladite passe précédente de laminage. [ i : 23 *

17. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'angle d'attaque de ladite passe autre que la première passe est tel qu'une condition de laminage libre existe après l'entrée forcée du produit dans 5 cette passe.

18. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'angle d'attaque de ladite passe de laminage autre que la première passe est tel qu'une condition de laminage forcé existe après l'entrée forcée du produit 10 dans cette passe. *