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procédé de fabrication de rails à ornière et de rails de chemins de fer en acier compound.
Il est connu que des rails de tout genre en acier compound, dans lesquels la surface de roulement et les parties voisines sont donc en acier plus dur que la partie restante, non soumise aux efforts produits par la roue de véhicule roulant sur le rail, montrent en service une résistance particulièrement bonne et de longue durée.
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de rails, qui diffère des procédés connus par le fait qu'il permet d'atteindre avec certitude et sans rebut le but poursuivi, à savoir une liaison sûre et irréprochable entre les couches d'acier dur et d'acier doux.
Conformément à l'invention on procède dans ce sens que tout d'abord on coule dans la même coquille un bloc en acier dur, qui ne remplit qu'une partie de l'espace de la coquille et qui est limité dans sa section transversale, de telle sorte que les par-
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ties latérales, inclinées par rapport à la partie centrale,font avec cette partie centrale un angle obtus tel que l'espace de la coquille séparé par la cloison a de préférence une section traneversale en forme de trapèze. Ici il y a lieu de faire remarquer que la forme de la section transversale est connue comme telle.
Toutefois, ce qui est nouveau, c'est que cette partie de bloc est formée à l'aide d'une cloison séparatrice susceptible d'être retirée et ne se soudant pas au bloc. Lorsque ce bloc en acier dur (par exemple d'une composition de 0.8 % de carbone, 0. 8 % de manganèse, environ 0.25 % de silicium, de peu de phosphore et de soufre, pour le surplus de fer), le cas échéant avec des éléments d'alliage (comme par exemple le chrome, le molybdène, le vanadium, le nickel et autres analogues), est refroidi su perficiellement, tout en étant encore liquide à l'intérieur, on coule l'acier plus doux (par exemple un acier fondu normal avec environ 0.25 à 0.30 % de carbone) en source par ascension ou de haut en bas, de façon à remplir la partie restante de l'espace de la coquille.
Une autre forme de réalisation pour la section transversale de la partie de bloc en acier dur consiste en ce qu'elle reçoit une forme en U, les branches de cette forme en U s'ouvrant vers l'intérieur de la coquille, et que cette partie de bloc est également coulée en utilisant une cloison séparatrice susceptible d'être retirée.
La première forme, donc celle dans laquelle on obtient une section transversale en forme de trapèze, dont la base s'appli que contre la paroi de la coquille, est utilisée pour la fabri cation de rails à ornière, tandis que la seconde forme, donc la forme en U, est utilisée pour la fabrication de rails Vignole, ou en cas de dédoublement, donc en plaçant en regard l'un de l'autre deux blocs de section transversale en U, dont les branches s'ouvrent vers le milieu de la coquille, pour la fabrica tion de rails à double champignon, appelés aussi rails bull-head.
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Toutefois le procédé peut aussi être modifié en ce sens que le grand espace de la coquille, qui est rempli avec l'acier doux, reçoit la forme en U, les branches de la forme en U ne se pro longeant pas alors tout-à-fait jusqu'à la paroi opposée de la coquille. Ceci permet de fabriquer des rails à ornière, dans lesquels l'acier doux embrasse l'acier dur, de telle sorte que l'acier doux se prolonge presque jusqu'à la surface du bord de roulement.
Dans le cas de rails à ornière la coulée est effectuée en coulant d'abord l'acier dur et ensuite, après le retrait de la cloison séparatrice, l'acier doux pour remplir la coquille complètement. D'autres perfectionnements consistent en ce que l'acier dur reçoit des saillies en forme de bandes, de préférence d'une section transversale triangulaire, qui lors de la cou lée de l'acier doux sont léchées d'une façon particulièrement intime et qui par conséquent se soudent d'une façon particuliè rement facile à l'acier doux. La cloison séparatrice elle-même, qui est retirée, est enduite du côté qui vient en contact avec l'acier lors de la coulée, d'une matière réfractaire, de préfé rence lorsqu'elle est en acier ou en fonte travaillée.
Toutefois cet enduit en matière réfractaire devient inutile, si la surface, qui vient en contact avec l'acier lors de la coulée, n'est pas travaillée et qu'elle possède encore sa pellicule de fonte na turelle. Le but de cette précaution est de pouvoir rapidement retirer la cloison séparatrice à la fin de la coulée et après solidification superficielle du bloc, sans qu'une liaison par tielle entre l'acier coulé et la cloison séparatrice puisse avoir lieu.
Pour empêcher que lors de la coulée de l'acier doux, cet acier puisse couler sur le bloc coulé en premier lieu - ce qui présenterait le danger de l'écoulement de l'acier dans l'espace de la retirure - on place sur le bloc d'acier coulé en premier lieu un chapeau d'arrêt, qui empêche le passage de l'acier.
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Aprèsqu'un bloc d'acier est coulé de la façon décrite cidessus, ce bloc est placé dans une fosse de cémentation pour l'égalisation de la chaleur, ensuite réchauffé et laminé en rails de la façon connue.
Un autre perfectionnement du procédé consiste en ce qu'un très grand bloc en acier compound est coulé (par exemple de 15 à 25 tonnes), ce bloc, après le traitement thermique connu, étant ensuite soumis à un cinglage tel que des blocs plus petits (par exemple d'un poids de 2 à 5 tonnes) peuvent en être séparés,ces blocs découpés étant alors laminés en rails après un réchauffage correspondant, connu comme tel.
La coulée en grands blocs a l'avantage que la quantité de chaleur de l'acier doux effectue une fusion de la couche exté rieure de l'acier dur du bloc d'acier dur, encore liquide à l'intérieur, en produisant ainsi une liaison indétachable entre l'acier dur et l'acier doux.
Le dessin annexé représente différents exemples de réalisation du procédé conforme à l' invention. Dans ce dessin : Fig.l est la coupe transversale d'une coquille a, dans la quelle au moyen d'une cloison démontable b l'espace de section transversale en forme de trapèze est séparé du reste de l'espace, la base du trapèze étant formée par la paroi d de la coquille.
La cloison séparatrice est en fonte de fer. Les faces e,tournées vers l'espace c, ne sont pas travaillées, elles ont donc encore leur pellicule de fonte naturelle. Elle est maintenue en place dans la coquille par des poids placés sur elle, et par calage, ainsi qu'au moyen de vis de serrage, pour empêcher qu'elle puisse être déplacée par l'acier liquide. La cloison séparatrice étant retirée après la solidification superficielle du bloc d'acier en acier dur remplissant l'espace c, le restant f de l'espace de la coquille est rempli avec de l'acier doux. La partie coulée en premier lieu est maintenue sur la paroi de la coquille par des crampons coulés en même temps. L'acier doux pénètre d'en
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bas par l'ouverture g dans la coquille . il est donc introduit dans la coquille selon le principe de la coulée en source ou par ascension.
Toutefois on peut aussi procéder en ce sens - ce qui est spécialement indiqué dans le cas de blocs très gros - qu'une partie de la matière est introduite par le bas et le restant par le haut dans la coquille. Il n'est pas recommandable de couler ces blocs exclusivement par le haut, parce que l'acier s'écla bousse sous la grande hauteur de chute et donne une fonte peu propre.
La fig. 2 montre la coupe transversale d'une coquille, dans laquelle l'acier dur h reçoit à l'aide d'une cloison séparatrice de forme correspondante une forme en U, dont les branches inté rieures s'ouvrent vers le milieu de la coquille. Pour le surplus la coulée s'effectue de la même façon que celle qui a été décrite pour la fige 1.
Afin d'obtenir une liaison mécanique particulièrement intime, il est toutefois plus avantageux dans ce cas de remplir d'abord avec de l'acier doux le grand espace de la coquille, fermé par la cloison séparatrice, ensuite, après solidification superficielle mais pendant que l'intérieur du bloc est encore liquide, de retirer la cloison séparatrice 1,¯et de ne remplir qu'alors l'espace restant h avec de l'acier dur, de sorte que l'acier dur, qui se refroidit en dernier lieu, est relié solidement à l'acier doux, non seulement par soudage, res pectivement par fusion, mais aussi par son retrait. Un effet de retrait analogue se produit dans un bloc, dont la coulée est décrite avec l'appui de la fig.l. Ici l'acier doux maintient par son retrait solidement l'acier dur.
Un bloc, qui est coulé conformément à la fig. 2, est destiné à être employé avec avantage pour la fabrication de rails Vignole ou de rails à double champignon (ou rails bull-head), dans lesquels un seul champignon reçoit une surface de roulement, résistant particulièrement à l'usure.
Dans le cas de la fig. 2a, on procède de la même façon que
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dans le cas de'la fig. 2, sauf qu'ici l'acier doux kl,qui remplit le grand espace de la coquille et qui est coulé en dernier lieu, donc après que le petit espace h1 de la coquille est rempli avec de l'acier dur et qu'après un certain temps la cloison sépara trice il a été retirée, reçoit la forme en U, dont les branches s'ouvrent vers l'intérieur de la coquille.
Les figs.3 et 4 montrent par exemple le mode d'application de bandes saillantes. Ces figures représentent des coupes transversales de blocs, dans lesquels l'acier, qui est coulé en pre mier lieu, dans ce cas l'acier dur, est muni de bandes 1 de section transversale triangulaire.
Mais s'il s'agit de fabriquer des rails à double champignon ou rails bull-head, donc des rails dans lesquels, après l'usure de l'un des champignons, le rail est retourné pour amener l'autre champignon en haut, de façon à mettre en service la surface de roulement résistante de ce second champignon, on procédera,comme le montre la fig.5, en ce sens qu'on coule deux blocs en acier dur m, placés en regard l'un de l'autre et ayant une section transversale en forme d'U, dont les branches intérieures s'ou vrent vers le milieu de la coquille, tandis que la partie res tante n est en acier doux, coulé après le refroidissement superficiel des blocs en acier dur m.
La coulée s'effectue judicieusement en utilisant des aloi - sons séparatrices démontables, comme il a été décrit pour les figs.l et 2.
La fig. 6 montre une vue en perspective de la coquille a de la fig.1 avec la cloison séparatrice b mise en place. Sur la cloison séparatrice b et la paroi supérieure de la coquille est placé le caisson o, dont l'intérieur a à peu près la forme de l'espace c. Lors du remplissage de l'espace c avec de l'acier dur, celui-ci remonte presque jusqu'au bord supérieur du cais son, de sorte qu'après le retrait de la cloison séparatrice b et le démontage du caisson o l'acier dur dépasse le bord supérieur
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de la coquille. Lors du remplissage subséquent de la coquille avec de l'acier doux,-dont la surface, à la fin de la coulée, reste encore au-dessous du bord supérieur de la coquille a , l'acier doux ne peut pas couler dans la retirure du bloc en acier dur.
La fig.7montre la vue en perspective d'un grand bloc com pound brut p, qui possède la partie encastrée en acier dur q , tandis que le restant r du bloc est en acier doux. Après le cinglage la section transversale est réduite d'une façon correspondante, mais sa longueur est agrandie, comme le montre la fig..
8. De ce bloc préalablement cinglé ou forgé, on découpe plu sieurs blocs plus petits, comme l'indiquent les traits interrom- pus t, ces petits blocs découpés étant ensuite laminés en rails à une température correspondante.
Les figs. 9 à 14 montrent les coupes transversales de rails obtenus par laminage suivant le procédé décrit plus haut. Dans tous les cas, l'acier dur, résistant à l'usure, est indiqué par u, tandis que l'acier doux est désigné par v. Le rail à ornière de la fig.9 est obtenu au moyen d'un bloc, coulé conformément à la fig. 1. Les rails de la fig. 10 (rail Vignole) et de la fig. il (rail à double champignon avec un seul champignon renforcé) sont obtenus conformément au procédé de la fig.2. Le rail à double champignon renforcé de la fig.12 est laminé d'un bloc, conforme à la f i g. 5. Le rail à ornière de la fige 13 est laminé d'un bloc, coulé conformément à la fig.2a, tandis que la fig.14 montre un rail Vignole, laminé d'un bloc conforme à la fig.4.
Comme la plupart du temps on ne dispose que de grandes coquilles, il est préférable de travailler conformément au procédé décrit avec l'appui de la fig.15, et ce en divisant la coquille par une cloison w, qui reste dans la coquille lors de la coulée, en deux moitiés égales, et en séparant des deux côtés de cette cloison à l'aide de cloisons séparatrices b1 de petits espaces creux o1, qui sont remplis avec de l'acier dur. Après
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l'enlèvement des cloisons b1, on remplit l'espace restant avec de l'acier plus doux. Cette forme de réalisation a l'avantage qu'en utilisant des cloisons très minces w, on obtient une excellente accumulation de chaleur, qui favorise le soudage des aciers doux avec les aciers durs. Les espaces creux pour l'acier dur peuvent aussi avoir toute autre forme, décrite plus haut.
Toutes les cloisons séparatrices, qui sont employées dans les procédés décrits plus haut, ne touchent pas les parois de la coquille par leurs extrémités, mais elles y laissent subsister un étroit espace intermédiaire x, comme le montre la fig. 16 à une échelle plus grande, cet espace intermédiaire étant bouché au moyen d'une bande d'amiante Z, encastrée dans les rainures de la cloison séparatrice. Le but de cette précaution est d'ob tenir en toute circonstance entre la cloison séparatrice et la paroi de la coquille un joint étanche. Ceci empêche que l'acier puisse couler latéralement dans l'espace de la coquille, destiné à être rempli avec un acier diff érent.
REVENDICATIONS.
1. Un procédé de fabrication de rails à ornière et de rails de chemins de fer en acier compound, caractérisé par le fait que le bloc en acier coulé compound est produit en séparant dans une coquille, à' l'aide d'une cloison séparatrice, un espace de préférence en forme de trapèze, dont la base est formée par la paroi de la coquille, et en retirant la cloison séparatrice après la coulée, dès que l'espace trapézoïdal est rempli avec de l'acier dur, qui se refroidit seulement superficiellement et dont l'intérieur reste encore liquide.