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Perfectionnements aux cylindres à laminer les métaux.
La présente invention est relative à des perfec- tionnements apportés aux cylindres à laminer les métaux.
Les cylindres trempés présentent l'inconvénient qu'il s'y développes* à la trempe des tensions internes é- normes,tandis que des criques et d'autres fissures externes de même genre sont sujettes à se former dans la table,ce qui, produit des défauts pendant le travail du cylindre.Dans les cylindres en fonte coquillée,lesquels sont cassants et ne présentent uniformément qu'une résistance mécanique rédui- te,l'enveloppe coquillée ou la "coquille" possède un degré d'allongement à chaud qui est le double de celui du noyau en fonte grise,
de telle sorte qu'il se développe d'énormes tensions internes lorsque la température augmente.De grandes tensions internes se produisent.également lorsque le cylin- dre est moulé par suite du refroidissement rapide de la
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table du cylindre et en outre quand la coquille est usée elle ne peut être renouvelée,Un autre inconvénient commun aux cylindres trempés et coquillés consiste dans la diffi- culté de les exécuter dans le cas de laminage de profils compliqués.
Cette invention a pour objet de supprimer ces incon- vénients et d'obtenir des cylindres pour laminer des métaux, dont les propriétés physiques dépassent celles des cylindres généralement utilisés actuellement et qui peuvent présenter des profils compliqués.
Suivant la présente invention,on constitue un cylindre pour laminage des métaux au moyen d'un alliage d'acier cémen- té superficiellement et dont la partie cémentée présente une
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structure dure IlmartensitiqueOntroostitiquel',o6mentitiqueff ou intermédiaire,tandis que la partie non cémentée présente une structure tendre "perlitique" ou analogue,ces deux structi res étant obtenues avec la même allure lente de refroidisse-
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ment en partant des hautes températures, c'est à dire une al- lure de refroidissement analogue à celle que l'on peut obte- nir sanshinterventions étrangères,telles que l'immersion dans ou l'aspersion au moyen d'un liquide quelconque.Dans ce but, certains éléments,tels que par exemple le nickel ou le man- ganèse,sont introduits dans l'acier;
ces éléments,en présence
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d'une teneur suffisante en carbone, tendent à maintenir le métal dans l'état dur martensitique,troostitique,cémentitique ou intermédiaire,après un refroidissement tellement lent qu' un acier de même teneur en carbone,mais privé des susdits é- léments,aurait été amené dans un état perlitique relativement tendre.Dans ces alliages,l'effet du carbone sur cette tendan- ce,pour une teneur donnée de l'élément ou des éléments spé- ciaux, est cumulatif,ainsi un alliage convenablement choisi sera perlitique,tendre et résistant,avec un faible pourcen- tage de carbone,mais sera troostitique,martensitique,oémenti- tique ou de structure intermédiaire et très dur,avec un fort
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pourcentage de carbone,
le refroidissement se faisant à lente allure dans les deux cas.
Ayant choisi les éléments de l'alliage d'acier qui don- nera,pour chaque cas particulier,des caractéristiques physi- ques convenables au noyau du cylindre avec une faible teneur en carbone,et des caractéristiques physiques convenables com- binées avec une grande dureté- àe la table avec une teneur élé- vée en carbone,on contique alors le cylindre au moyen d'un al- liage contenant une faible teneur en carbone et les autres é- léments en proportions telles qu'ils donneront, à la suite d'un refroidissement lent,avec cette faible teneur en carbone,une structure perlitique ou analogue,et avec une teneur suffisam- ment élevée en carbone,à, introduire dans l'enveloppe par cémen
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tation superf icielle,une structure martensitique,troos:
bi tique, cémentitique ou intermédiaire,suivant les nécessités,ce qui .permet de donner à l'enveloppe du cylindre une dureté maximum sans devoir réduire la température du cylindre en abaissant les hautes températures au moyen d'eau ou d'un liquide quelcon' que;avec tous les risques inhérents à ce traitement,
Parmi les éléments qui peuvent utilement être employés pour servir d'alliage dans le procédé,le manganèse,le vana- dium,le tungstène,le chrome et le molybdène favorisent l'ab- sopption de carbone par l'acier solide pendant la cémentation superficielle,tandis que le nickel tend à l'empêcher,lorsque des céments solides sont employés pour la cémentation superfi- cielle.Ainsi si le nickel est utilisé conjointement à un cé- ment solide,
il faudrait employer avec lui un ou plusieurs des éléments mentionnés en premier lieu dans le but de contrarier cette tendance,tandis que l'addition d'un ou de plusieurs é- léments spéciaux supplémentaires peut généralement se faire, à la suite d'un choix sérieux,dans le but d'augmenter les qua- lités générales de l'alliage obtenu.Le nickel et le chrome, par exemple,constituent une combinaison convenant parfaite- ment à de nombreuses applications.
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A titre d'exemple.nous allons décrire la fabrication d' un cylindre,pour laminage à froid des métaux,en partant d'un alliage d'acier chnome-nickel. Pour une dureté sans inutile fragilité,l'enveloppe présenterait là composition eutectoï de,ou légèrement supérieure,soit 1.0 pour cent de carbone.
En cas de refroidissement normal à l'air,avec 1.0 pour cent de carbone,5.0 pour cent de.nickel donneront une structure martensitique,mais avec des teneurs en carbone appréciable- ment inférieures à 0. 80 pour cent,la structure sera perliti- que.Pour une teneur de nickel de 5.0 pour cent,0.80 pour cent de chrome suffira pour réaliser les propriétés d'absorbtion du carbone en utilisant des céments solides,et donnera une enveloppe plus dure sans augmenter indûment la fragilité,tan- dis que,en outre,la structure ne deviendra pas grossière par suite du traitement à chaud en présence d'un si grand pouroen- tage de nickel.
On coule ou on forge le cylindre en partant d'un acier
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contenant approximativement Ni Or C.
5. 4 0.80% joz
Le cylindre est alors bien recuit et laissé refroidir à la température ambiante et ensuite parachevé,la table étant ame- née à un fini lisse tout en laissant par exemple .015" par- tout en plus que les dimensions définitives.Après parachève- le cvlindre ment est cémenté à la surface dans une caisse pourvues d'ex- trêmités amovibles,ou dans un autre dispositif,pour permettre son extarction rapide lorsqu'il est chaud.
Avec un mélange de cémentation consistant en 60 pour cent de charbon de bois de chêne ou de hêtre et 40 pour cent de carbonate de baryum,une température de 900 0 donnera pour cette composition approximativement 1.0 pour cent de carbone dans l'enveloppe du cylindre,la durée du traitement variant judicieusement suivant la profondeur de l'enveloppe requise et pouvant être aisément déterminée.(Lorsque les enveloppes doivent présenter une couche très épaisse,il est préférable d'utiliser du charbon de bois pur à de plus hautes tempéra-
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tures,de manière à réduire les teneurs en nickel et en chro- me pour qu'ils correspondent au pourcentage supérieur de 'Car- bone existant alors dans l'enveloppe.! la fin du traitement du noyau.
de cémentation,la structure du grainpeut être affinée en laissant le cylindre se refroidir dans sa cuve de cémenta- tion jusque bien en-dessous du point critique thermique du noyau,après quoi il est réchauffé à Approximativement 100 au-dessus de ce point.Apres que le cylindre a été maintenu à cette température pendant un temps suffisant pour assurer que la structure aura été amenée à l'état de solution soli- de,il est enlevé du four dans sa caisse,Après sa sortie du fournie cylindre est démoulé et laissé refroidir à l'air.
Lorsqu'un noyau exceptionnellement résistant est nécessaire, on peut répéter le traitement d'affinage,c'est à dire que le cylindre,après son premier refroidissement en partant de la température de cémentation superficielle,est d'abord réchauf- fé à une température supérieure au point critique du noyau et refroidi,ensuite il est réchauffé jusque juste en-dessous de ce point critique et refroidi à l'air.
Lorsqu'dn utilise aucun traitement d'affinage de la struc- ture du grain,le cylindre est retiré du four à la température la plus basse à partir de laquelle le refroidissement par 1' air donnera le degré de dureté requis dans l'enveloppe.
Après refroidissement,le cylindre est finalement amené à dimensions et poli,la tolérance au parachèvement donnée ci- dessus étant suffisante pour permettre l'enlèvement de toute "écorce" légèrement décarburée (c'est à dire de la pellicule de métal extrêmement mince qui est dépouillée de son carbone par oxydation pendant le refroidissement final à l'air.)
Il faut remarquer que lorsque le refroidissement final à l'air n'est pas désirable pour l'une ou l'autre raison,ou qu'une dureté extrême de la table du cylindre est inutile ou que l'on peut employer une composition qui,avec la quantité de carbone à introduire dans la cémentation superficielle
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Bans le cas pérticulier,sera tellement éloignée du point de transition de la structure que l'on pourra être certain que,
même en cas de refroidissement très lente,la structure de l'en- veloppe restera à l'état dur ,1e refroidissement final du cylin- dre peut se faire dans la caisse de cémentation soit dans le four soit hors du four,et non à l'air.Dans ce cas,les céments entourant le cylindre dans la caisse de cémentation ne sont pas dérangés.
REVENDICATIONS.
I. Cylindre pour le laminage des métaux,constitué au moyen d'un alliage d'acier cémenté superficiellement,et dont la partie cémentée présente une structure dure martensitique, troostitique,cémentitique ou intermédiaire,et dont la partie non cémentée présente une structure tendre perlitique ou ana- logue,ces deux structures étant obtenues avec la même allure lente de refroidissement du cylindre porté à hautes tempéra- tures.
3. Cylindre comme revendiqué en I,contenant un ou plu- sieurs des éléments:manganèse,vanadium,tungstène,chrome ou mo- lybdène comme constituants de l'alliage d'acier.
3. Cylindre comme revendiqué en I,comprenant l'élément nic- kel comme constituant de l'alliage d'acier,un ou plusieurs des éléments manganèse,vanadium,tungstène,chrome ou molybdène étant également employés pour contrarier la tendance du nickel à empêcher l'absorption de carbone,lorsque des céments solides sont utilisés dans l'opération de cémentation superficielle.
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