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PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DE TOLES ET PLAQUES METALLIQUES.
Cette invention est relative au travail du métal et plus parti- culièrement à la fabrication de tôles ou plaques métalliques par laminage en paquet. Bien que l'invention concerne directement la fabrication de tôles ou de plaques d'acier, elle est applicable d'une manière générale aux mé- taux ou alliages dont on peut former des lingots.
On a utilisé le principe du laminage en paquet, c'est-à-dire le laminage simultané de plusieurs pièces de métal superposées ou mises en pa- quet, pour laminer des tôles minces d'acier à partir de barres à tôle rec- tangulaires ne dépassant généralement pas un pouce (25 mm) d'épaisseur.
Lorsque ces barres sont aplaties par laminage à chaud, on les dispose en pa- quets et lorsque l'épaisseur de ces paquets est encore réduite, on les re-' plie pour combiner d'abord quatre puis huit tôles. La réduction totale d'é- paisseur est relativement faible et la température de laminage est mainte- nue en dessous de 2.000 F (1.093 C) de façon à ne pas souder ensemble les différentes tôles. Le collage est aussi empêché par une mince couche d'oxy- de de fer qui se forme à la surface lorsque les tôles chaudes sont exposées séparément à l'air.
Lorsqu'on lamine des tôles et des plaques légères à partir de billettes (généralement d'au moins 4 pouces - 100 mm - d'épaisseur), il faut élever la température à cause de l'augmentation de la masse et de la plus forte réduction désirée. Ceci empêche de laminer les billettes en pa- quets car les plaques individuelles ainsi laminées se souderaient ensemble.
Il n'est également pas possible, à cause de leurs plus grandes dimensions et de leur poidsplus élevé, de doublerà chaud de si grandes tôles pas plus qu'il n'est pratique de les réchauffer pour maintenir la masse à la tempé- rature élevée requise pour le laminage.
Cependant, dans le domaine restreint des plaques ou tôles d'a- cier blindées, on rassemble les plaques en paquets appelés sandwichs en
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insérant des Plaques de nickel ou d'acier inoxydable entre les plaques. Ces paquets constitués par des plaques d'acier et des plaques de nickel ou d'au- tre matière inoxydable sont laminés ensemble à haute température de manière à souder les plaques inoxydables à leurs plaques respectives tout en les em- pêchant de se souder l'une à l'autre par un enduit d'un composé décrit dans le brevet américain n 1. 886.615. La-raison pour laquelle on effectue le la- minage en paquets est de maintenir les interpositions d'alliage contre leurs plaques respectives sans les gondoler et aussi pour éviter de les refroidir au contact des cylindres de laminage refroidis par l'eau.
Par conséquent, bien que l'application du principe du laminage en paquet au laminage de tôles d'acier à partir de barres à tôle soit déjà ancienne ainsi que la fabrication de plaques d'acier blindées à partir de billettes, on n'a jamais réussi, du moins à la connaissance de la demanderes- se, à laminer avec succès des plaques ou des tôles à partir de paquets de lingots bruts.
On a découvert qu'il est possible de fabriquer des tôles ou des plaques directement à partir de lingots bruts par le procédé du laminage en paquet même si cela paraissait impossible jusqu'à présent à cause de l'é- paisseur relativement grande,' la structure de coulée et les surfaces très rugueuses des lingots. D'abord, une paire de lingots superposés présente une masse très épaisse puisque l'épaisseur moyenne d'un seul lingot est environ dix pouces (250 mm). Ensuite, un lingot a aussi une structure dendritique parce qu'il est brut de coulée. Le laminage d'une paire de lingots exige donc une température initiale de laminage élevée qui contribue beaucoup au soudage.
En outre, les surfaces rugueuses et irrégulières d'un lingot brut de coulée rendent plus difficile d'empêcher le soudage et d'obtenir des sur- faces polies sur les faces internes d'une paire de lingots superposés lors- qu'on les lamine en plaques ou en tôles.
Malgré ces difficultés, on a trouvé qu'on pouvait fabriquer des plaques et des tôles directement par laminage en paquet de lingots bruts et il est ainsi possible de fabriquer des plaques et destôles de plus gran- de surface que celles obtenues dans le passé.
Un but de la présente invention est de fournir un procédé nou- veau de fabrication de tôles ou de plaques métalliques qui est caractérisé en ce qu'on lamine en paquet des lingots bruts.
Un autre but de l'invention est de procurer un procédé utili- sant une matière de séparation qui non seulement empêche le soudage des lin- gots mais qui réagit chimiquement aux températures élevées de laminage avec l'oxyde métallique habituellement présent sur les faces accolées des lin- gots, pour produire un abrasif qui exerce une action de meulage à chaud et un effet de polissage sur les surfaces accolées des lingots au cours du la- minage, procurant ainsi un fini poli commercial sur ces faces des plaques terminées.
Un autre but de l'invention est de permettre de laminer des pla- ques légères de plus grandes largeurs et plus longues que celle obtenues antérieurement, de permettre aussi à un laminoir à tôles de produire des tôles minces directement à partir de lingots, ce qui n'était pas possible jusqu'à présent.
Par exemple, une commande de 1000 plaques de 60 x 60 x 1/4 pouce (1,50 x 1,50 m sur 6,5 mm) d'épaisseur qui normalement seraient laminées à partir de 84 lingots pesant chacun 4.000 #, peuvent être la- minées à partir de seulement 28 paquets de lingots pesant chacun 12.800 # parce que le laminoir peut les ramener à 1/2 pouce (12,7 mm) d'épaisseur en largeurs multiplesplus grandes et en longueurs multiples plus longues qu'il n'est p ossible de le faire en 1/4 pouce (6,5 mm) d'épaisseur.
D'autres buts et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée'donnée ci-après avec référence aux dessins an- nexés, dans lesquels :
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La Fig. 1 est une vue en perspective d'un paquet de lingots utilisé suivant la présente invention, un coin du paquet étant arraché pour montrer l'intérieur; la Fig. 2 montre la formation d'une feuille de séparation em- ployée de préférence; la Fig. 3 est une vue partielle en perspective de la feuille de séparation ; la Fig. 4 est une vue partielle en perspective d'un barrage pour arrêter la soudure, utilisé suivant le procédé préféré de l'invention; la Fig. 5 est une coupe partielle montrant le paquet après un certain laminage; les Figs. 6 et 7 sont des vues partielles en perspective d'une des tôles ou plaques formées montrant la différence de leurs faces;
la Fig. 8 est une vue semblable à la Fig. 1 montrant l'applica- tion de l'invention au laminage de tôles ou de plaques de section ctméifor- me; la Fig. 9 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la Fig. 8; la Fig. 10 est une coupe partielle du paquet après un certain laminage, et la Fig. 11 est une vue partielle en perspective d'une des tôles ou plaques formées.
La Fig 1 montre un paquet de lingots employé suivant la présente invention, complet et prêt à être chauffé avant de subir le laminage à chaud.
Le paquet comporte une paire de lingots bruts 1 et 2 et une feuille intermé- diaire de séparation 3. Les bords adjacents des lingots sont soudés l'un à l'autre au moyen d'un métal d'apport approprié comme on le voit en 4.
La Fig. 2 montre une façon de préparer la feuille de séparation 3 et la Fig. 3 montre une partie de la tôle finie. Comme le montre la Fig. 2 la feuille de séparation comprend une feuille flexible de base 5 qui épouse d'une manière générale la conformation des faces brutes accolées des lingots et est de nature telle qu'elle est susceptible de servir de support à un mé- lange ou substance de séparation 6 appliqué sur les deux faces de cette feuil- le. La feuille 5 est constituée de préférence par un tissu et en pratique on a trouvé que de l'étamine donne entière satisfaction. Pour préparer la feuil- le de séparation composée, on peut tendre la feuille de base 5 sur un cadre approprié comme celui représenté en 7 sur la Fig. 2 et les bords peuvent être fixés sur le cadre de toute manière appropriée, par exemple au moyen de clous 8.
Le composé de séparation qui sera décrit ci-dessous peut être appliqué sur les deux faces de la feuille de base au moyen d'un pistolet de pulvérisation ordinaire désigné par 9. Si nécessaire, le composé de sépara- tion peut être mélangé à un liant ordinaire quelconque pour le faire adhé- rer à la feuille 5. La feuille préparée, représentée sur la Fig. 3, comprend la feuille de base 5 et les revêtements de composé de séparation 6 sur les deux faces de cette feuille. L'épaisseur du revêtement de composé de sépa- ration est déterminée dans tous les cas et elle doit être suffisante pour pouvoir s'étendre sur toute la surface de la tôle ou plaque métallique pro- venant du laminage de chaque lingot et empêcher les faces accolées de se souder sans laisser d'excès de composé qui pourrait marquer les surfaces des plaques.
Lorsqu'un lingot sort du moule, il possède des faces rectangu- laires et ses 'arêtes latérales sont arrondies, comme on le voit en 10 sur la Fig. l, tandis que les arêtes des bouts sont vives, comme il est indi- qué en 11. Lorsque deux lingots sont disposés en paquet comme sur la Fig.l, les arêtes adjacentes arrondies forment sur les côtés du paquet des rainu- res dans lesquelles on peut facilement couler le métal de' soudure 4 alors que le paquet se trouve dans la position normale qui,est représentée. Ce- pendant, les arêtes vives des bouts du paquet rendent difficile d'appliquer
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le métal d'apport sur les bouts du paquet dans la position verticale.
Par conséquent, il est nécessaire de tourner le paquet sur un bout et d'appli- quer le métal sur l'autre bout afin que le métal puisse couler dans l'espa- ce étroit. Cependant, ceci présent des difficultés par le fait que le mé- tal d'apport peut couler au delà des bords des lingots et peut détruire l'effet de la feuille de séparation. Pour éviter ceci, on a prévu un bar- rage 12 pour arrêter la soudure à chaque bout du paquet de lingots paral- lèle, aux arêtes d'extrémité . Ce barrage pour la soudure doit être suffi- samment écarté des arêtes d'extrémité des lingots pour permettre à la sou- dure des arêtes d'atteindre la profondeur désirée. On a trouvé qu'une pro- fondeur de soudure d'environ un pouce (25 mm) est satisfaisante.
Le barrage pour la soudure doit être fait en une matière appropriée compressible et flexible qui épouse la forme des surfaces brutes irrégulières des lingots et il doit être étancle pour empêcher le métal de soudure de couler vers l'intérieur du paquet assemblé pendant la soudure de la manière précitée.
Le barrage pour la soudure comprend de préférence une longueur appropriée de corde ininflammable comme par exemple de la corde d'asbeste, imprégnée de la même matière qui constitue le composé de séparation 6. La Fig. 4 mon- tre un petit morceaude corde d'asbeste 13 recouverte de composé 14, avant l'insertion de la corde imprégnée entre les lingots bruts au cours de l'as- semblage du paquet de lingots.
Revenant au composé de séparation, une partie importante de cette invention est la découverte que la soudure de deux lingots peut être empêchée pendant le laminage en paquet à chaud par une substance ou compo- sé de séparation approprié, particulièrement par l'emploi de la feuille de séparation composite décrite ci-dessus et la découverte supplémentaire qu'il se produit pendant le laminage une action très abrasive qui procure des sur- faces polies sur les faces internes des lingots et cette action abrasive résulte du mouvement relatif des faces accolées des lingots et de l'abrasif formé par la réaction chimique de la matière de séparation et de l'oxyde de fer habituellement présent sur les faces accolées, ce mouvement relatif se produisant pendant le va-et-vient du paquet entre les cylindres du laminoir.
Bien que l'invention permette l'usage de n'importe quelle ma- tière de séparation appropriée, l'expérience et la pratique ont montré que certaines matières conviennent particulièrement bien dans ce but. Une de ces matières est l'oxyde de calcium calciné à très haute température, tel qu'il est produit par E.J.
Lavino & Company sous le nom commercial de "Periclase". C'est une poudre uniformément broyée suivant ce que les fabri- cants appellent le "broyage F-F" dont les caractéristiques de tamisage sont les suivantes:
EMI4.1
<tb> 0,8 <SEP> % <SEP> au <SEP> tamis <SEP> de <SEP> 40 <SEP> mailles
<tb>
<tb>
<tb> 8,2 <SEP> % <SEP> au <SEP> tamis <SEP> de <SEP> 100 <SEP> mailles
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<tb> 16,95 <SEP> % <SEP> au <SEP> tamis <SEP> de <SEP> 200 <SEP> mailles
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<tb> 83,05 <SEP> % <SEP> passant <SEP> au <SEP> tamis <SEP> de <SEP> 200 <SEP> mailles
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Quelle que soit la matière utilisée comme mélange de sépara- tion, il est essentiel qu'elle soit broyée assez finement pour qu'elle ne donne pas une surface rugueuse à la tôle ou à la plaque laminée,
mais ce- pendant pas trop fine afin qu'elle meule à chaud les faces accolées des lingots bruts pour les polir comme on le désire au cours du laminage en tô- les ou plaques.
Après la constitution du paquet de lingots, comme le montre la Fig. 1, on le chauffe à une température convenable pour le laminage à chaud, par exemple 2.300 F (1.2600C) et on le lamine jusqu'à ce qu'on obtienne l'épaisseur désirée pour la tôle ou la plaque individuelle. La Fig. 5 mon- tre le paquet à un stade intermédiaire du laminage. Lorsque le laminage est terminé, on sépare les tôles ou plaques en cisaillant au bout et sur les côtés une chute normale qui enlève tout le métal soude maintenant les tô- les ensemble.
Les Figs. 6 et 7 montrent l'aspect des faces opposées d'une tôle finie fabriquée suivant la présente invention en utilisant un mélan-
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ge de séparation ayant les caractéristiques données ci-dessus. Ces figures sont reproduites d'après un échantillon réel et elles représentent l'aspect exact des surfaces obtenues. La surface 15 représentée sur la Fig. 6 est la face extérieure de la tôle qui était en contact avec les cylindres au. cours du laminage à chaud tandis que la face 16 représentée sur la Fig. 7 est la face intérieure qui était en contact avec le mélange de séparation.
Bien que la face 15 soit beaucoup plus polie que la surface extrêmement ru- gueuse du lingot hors duquel la tôle a été fabriquée, elle n'est de loin pas aussi polie que la face 16 qui n'exige aucun traitement tel que décapa- ge ou sablage par le fabricant. Cette face polie est obtenue par l'action de meulage à chaud et de polissage du mélange combiné de séparation comme ex- pliqué ci-dessus. L'échantillon que les Figs. 6 et 7 reproduisent est une tôle d'acier quia été obtenue par laminage d'un paquet de lingots en emplo- yant de l'oxyde de magnésium comme composé de séparation.
Bien que l'oxyde de magnésium donne toute satisfaction comme com- posé de séparation, il laisse sur les faces intérieures des tôles ou plaques laminées une couleur blanche crayeuse qui forme un contraste frappant entre la couleur de ces faces et la couleur noir bleuâtre des faces extérieures.
On a trouvé que le minerai de chrome finement divisé est également satisfai- sant comme composé de séparation et qu'il donne après laminage une surface brun foncé évitant ainsi tout contraste désagréable. On a trouvé en outre que les tôles ou plaques laminées avec du minerai de chrome comme composé de séparation sont revêtues d'une mince couche d'oxyde de chrome anti-rouille.
Ceci est désirable car les plaques ou tôles sont ainsi protégées contre la rouille pendant le transport et pendant les opérations de transformation préliminaires avant peinture. De plus, il fournit aussi une surface exempte d'écailles sur laquelle la peinture adhère mieux. Ce revêtement adhérant d'o- xyde de chrome sur une tôle ou plaque d'acier protège aussi l'acier contre une oxydation excessive qui pourrait se produire pendant le chauffage en vue du rabattage, du cintrage, du forgeage, etc.
En outre, à propos du composé de séparation employé dans la mi- se à exécution du présent procédé, on a déterminé que la dureté relative du composé à la température de laminage est d'une grande importance p our le poli de la surface de la plaque ou de la tôle finie. Puisque l'invention concerne surtout le laminage de plaques ou de tôles d'acier et que le lami- nage se fait de préférence à une température initiale de 2.200 -2.500 F (1.204 -1371 C) et une température finale de 1400 -1800 F (738 -982 C), la dureté relative du composé de séparation dans toute la gamme de tempéra- tures indiquée est importante.
La température initiale de 2.200 -2.500 F (1.204 -1371 C) est suffisamment, élevée pour permettre le laminage en pa- quet désiré et elle est aussi suffisamment élevée pour réaliser la réaction chimique entre la matière de séparation et l'oxyde métallique habituelle- ment présent sur les faces accolées des lingots. On obtient les meilleurs résultats lorsque le composé de séparation est légèrement plastique, ni trop plastique ni trop dur à la température finale de laminage. Si le com- posé- de séparation est trop plastique, il fera coller les plaques ou les tôles ensemble, rendant leur séparation difficile ou impossible. D'un au- tre côté, si le composé de séparation est trop dur, il laisse les surfaces des plaques ou des tôles indésirablement rugueuses.
On a trouvé que les com- posés spécifiques précités possèdent les caractéristiques désirées pour le laminage de plaques ou de tôles d'acier suivant l'invention.
L'invention n'est pas limitée au laminage de plaques ou de tô- les d'épaisseur uniforme, mais elle peut être appliquée au laminage de pla- ques ou de tôles d'épaisseur variable. Ainsi, l'invention peut être appli- quée au laminage de plaques ou de tôles de section cunéiforme, comme le montrent les Figs. 8 à 11. Dans ce cas, les lingots peuvent être coulés dans des moules ayant la forme donnant la variation d'épaisseur désirée pour les plaques ou tôles après laminage. La Fig. 8 représente un paquet assemblé qui comprend une paire de lingots de section cunéiforme 17 et 18 avec une feuille de séparation 19 interposée. Les lingots sont placés de ma- nière que le paquet assemblé ait la forme d'un parallélipipède.
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La Fig. 9 est une coupe transversale du paquet assemblé. Les barrages de soudure compressibles précités sont représentés en 20 et le mé- tal d'apport est indiqué en 21.
La Fig. 10 montre le paquet après qu'il a été soumis à un cer- tain laminage tandis que la Fig. 11 montre une des plaques ou tôles d'épais- seur variable finies.
Bien qu'il soit préférable d'utiliser une feuille de séparation composite comme celle décrite ci-dessus, le procédé général envisagé par la présente invention peut être mis à exécution dans certains cas en appliquant le composé de séparation comme une peinture épaisse sur les faces rugueuses d'un ou des deux lingots qui doivent être accolées. Le procédé général de l'invention n'est donc pas limité à l'usage d'une feuille de séparation com- posite. L'invention comprend d'une manière générale le laminage en paquet de lingots bruts en utilisant un mélange de séparation qui non seulement est efficace pour empêcher la soudure des lingots mais exerce aussi une ac- tion de meulage et dépolissage à chaud sur les faces accolées des lingots pendant le laminage à chaud.
L'invention comprend en outre l'usage d'un composé de séparation qui communique une teinte brun foncé ou noir désira- ble aux faces intérieures des plaques ou tôles laminées en paquet.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de fabrication de tôles ou plaques métalliques à partir de pièces relativementépaisses et rugueuses telles que des lingots, caractérisé en ce qu'on assemble pour le laminage plusieurs de ces pièces en un paquet dans lequel les faces accolées des pièces sont séparées par un composé de séparation qui empêche ces faces de se souder entre elles et qui réagit chimiquement aux températures élevées de laminage avec l'oxyde métallique habituellement présent sur ces faces p our former un abrasif, on chauffe le paquet à une température suffisamment élevée pour permettre le laminage à chaud du paquet et pour réaliser la réaction chimique entre le composé de séparation et l'oxyde métallique pour former l'abrasif, on lami- ne le paquet porté à haute température pour réduire les pièces à l'épaisseur désirée pour les plaques ou les tôles,
l'abrasif entre les faces accolées des pièces subissant un mouvement relatif par rapport à ces faces pendant le laminage afin de réaliser une action de meulage et de polissage sur celles-ci, et on sépare les plaques ou tôles finies du paquet.