Procédé de laminage d'un fil métallique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. La présente invention a pour objet, d'une part, un procédé de laminage d'im fil métal lique sorts tension et particulièrement des fils < l'acier à l'aide d'une série de laminoirs suc cessifs dont les actions sont convenablement conjuguées pour diminuer l'usure des gorges et le travail dépensé dans l'ensemble du train de laminoir et, d'autre part, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
L'expérience montre que le laminage d'un fil, d'acier par exemple, se trouve facilité si des tensions importantes et aussi voisines que possible de la limite élastique du métal sont exercées sur le fil de part et d'autre des cy lindres du laminoir en marche.
On obtient un meilleur écoulement du mé tal qui se traduit en particulier par une réduc tion de l'usure des gorges pouvant atteindre 75<B>%,</B> .
Ce procédé, appliqué à un seul laminoir, présente un sérieux inconvénient qui est, comme il sera exposé plus loin, d'augmenter considérablement. la consommation d'énergie pour le laminage, car il est bien évident que la mise en tension en amont ne peut être obte nue que par une force retardatrice impor tante, dont le travail pendant le déroulement du fil est dissipé en chaleur et accroît notable ment le travail total dépensé.
Suivant le procédé revendiqué, le fil est laminé par passage continu dans un train de laminoirs successifs, ce fil étant sous tension à partir au moins de la sortie du premier laminoir et ses tensions étant réglées à chaque instant à l'entrée comme à la sortie d'au moins tous les laminoirs à partir du second pour avoir constamment les plus grandes valeurs possibles et de façon à se rapprocher d'aussi près qu'il se peut de la tension correspondant à la limite élastique du métal à la sortie du dernier laminoir.
Le dispositif qui fait partie de l'invention est caractérisé par une série de laminoirs dont. chacun est monté en balance autour d'un axe perpendiculaire à la dur eetion de la traction du fil le traversant, et par des moyens mesu rant les rotations dues aux différences de trac tion du fil à l'entrée et à. la. sortie du laminoir et servant au réglage de ces tractions.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un laminoir connu et deux formes d'exécution d'un dispositif selon l'invention.
La fig. 1 représente schématiquement un laminoir connu travaillant le fil mis sous ten sion. en amont et en aval.
La fig. 2 représente schématiquement le laminage sous tension.
La fig. 3 montre un exemple de frein per mettant de réaliser la tension initiale cons tante.
Les fig. 4 et 5 montrent un exemple de montage d'un laminoir.
La fig. 6 montre une variante de ce mon tage. Dans la fig. 1, le fil 1 part d'une bobine 2 freinée par un frein 3 exerçant une tension To sur le fil, passe entre les cylindres 4 et 5 qui imposent au fil un effort tangentiel El et est ensuite tiré par la bobine 6 qui exerce une tension T,.
Au sujet des valeurs relatives El, To et T" on peut faire les remarques suivantes 1 Il est montré par l'expérience qu'il est indispensable que T, soit supérieur ou égal à T,, sinon les avantages indiqués plus haut dis paraissent.
2 Pour un même To (et sous la réserve, bien entendu, que T, soit supérieur ou égal à. Ta) on remarquera que E, diminue quand T, augmente, E, + T, restant sensiblement cons tant; autrement dit, l'effort T, contribue à la déformation du fil au même titre que E,.
3 Pour une même valeur que T,-To, <I>à</I> mesure que T, et To croissent en se rappro chant de la limite élastique totale du métal, l'effort E, va en diminuant; autrement. dit, plus le métal est tendu et plus l'effort de laminage proprement dit est faible.
Toutefois E, décroît plus lentement que T, n'augmente; par conséquent, p1-Lis le métal est tendLi et plus la consommation totale d'éner gie E, + T, augmente.
L'introduction de tension, améliorant le fonctionnement du laminoir, a donc pour con séquence une augmentation importante de la consommation d'énergie, excédent de consom mation diffusé purement et simplement dans l'atmosphère par suite de sa transformation en calories, du fait de l'échauffement du frein de la bobine \?. L'introduction d'une tension égale à la limite élastique (maximum indé- passable) fait plus que doubler cette consom mation. Le procédé appliqué à des laminoirs isolés, avantageux au point de vue usure de gorges, serait, par conséquent, très onéreux au point de vue consommation d'énergie.
Il n'en est pas de même quand, au lieu d'utiliser un laminoir unique, on utilise un train de laminoirs en ligne, tel que celui représenté schématiquement à la fig. 2, où les mêmes chiffres représentent les mêmes élé ments que dans la fig. l., des laminoirs 4', 5', 4", 5" ... 4n-1, 5n-1, .In, 511, se succédant. dans le train.
En effet, la tension arrière T (11-1) du dernier laminoir, au lieu d'être absorbée par l'action du frein de bobine, est utilisée comme traction avant de l'avant-dernier lami noir. Elle vient donc s'ajouter à. l'effort E (11-1) exercé par les cylindres de celui-ci et diminuer le couple nécessaire; de son moteur. Il en va ainsi de laminoir en laminoir jus qu'au début du train et seul l'effort T" doit être diffusé dans l'atmosphère sous forme de calories perdues.
Par suite, la puissance absorbée par ce frein ne constitue plus qu'une fraction, (Fau tant plus faible que le nombre de laminoir est plus grand, de la puissance totale de l'ins tallation. Grâce, d'autre part., à la diminution de El, on peut constater pratiquement que l'adjonction de tension n'augmente pas la con sommation totale d'énergie d'un train compor tant trois laminoirs ou davantage et tend, au contraire, à, la réduire. Les a.Litres avantafgres restent donc sans colitre-partie; toutefois, il faut assurer le réglage pratique continu de ces diverses tensions.
En pratique, on règle la tension initiale To en avant du premier laminoir ou, par le tirage à travers celui-ci seulement, en avant du second laminoir à une valeur constante convenable et on règle également les valeurs des tensions en avant et en arrière de chaque laminoir pour avoir constamment les plus grandes valeurs possibles et (le façon à se rap procher d'aussi près qu'il se peut de la ten sion correspondant. à la limite élastique du métal à la sortie du dernier laminoir.
Divers modes de réalisation d11 procédé objet de l'invention vont être décrits, à. titre d'exemples non limitatifs.
Pour réaliser la constance à une valeur donnée de la tension TO, quel que soit l'état de déroulement de la bobine d'alimentation dans le dispositif schématisé à la fig. 2, on peut, par exemple, utiliser le dispositif de la fig. 3, comportant. un frein à contrepoids agissant soit sur la bobine 11, soit sur un ca bestan de diamètre constant où passe le fil. Le levier 12 de ce frein est soulevé par le fil 13 passant sur uni jeu de poulies 14. 1:3, 16.
Si a et b sont les distances à l'aie d'oscillation 17 du frein du patin agissant en 18 sur le tambour 7 9 et du poids P", r le rayon du tambour 19 du frein, R le rayon variable du déroulement du fil sur la bobine 11, et 7, le coefficient.
du frottement, le calcul montre que l'on a
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Si on a la précaution de prendre par cons truction par exemple
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et r voisin de R, malgré la variation de k et de R, le terme
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restera faible par rapport à 2 et T, sera, par suite, sensi blement constant et voisin de
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On pourrait entraîner un moteur débitant sur des résistances réglables ou encore action ner une pompe refoulant un liquide à pres sion constante.
Pour régler les efforts d'entraînement du fil entre chaque laminoir, on peut., par exem ple, utiliser la variation de puissance ou de vitesse des moteurs individuels des laminoirs et de la bobine d'enroulement.
Les différents laminoirs et la bobine d'en- roulement sont commandés par des moteurs appropriés, c'est-à-dire à vitesse variant par construction en sens inverse du couple moteur résistant. Ces moteurs sont, par exemple, des moteurs électriques à courant continu hyper- compoundés, à bobinage additif réglables de 750 à 2.500 t/in par un rhéostat agissant en série sur le bobinage shunt.
Le glissement des moteurs est, en outre, réglable par un deuxième rhéostat agissant en parallèle sur le bobinage série et synchronisé de préférence avec le premier rhéostat. Les compoundages effectifs devront être calculés pour donner une différence de 20% par exemple, entre la vitesse à vide et la. vitesse en charge, à. toutes les allures; autrement. dit, une prépondérance de tension sur l'avant correspondant à 10;0\ de la charge entraîne par suite 1-me augmenta tion de vitesse de 2%;
inversement, ime va riation de l'excitation correspondant à une augmentation de vitesse de 2 % entraînera, toutes choses égales d'ailleurs, une tension sup plémentaire sur l'arrière correspondant à 10l de la charge.
Un résultat analogue peut être obtenu en utilisant des moteurs triphasés à résistance d'induit, mais il faut alors introduire, entre les laminoirs et leurs moteurs, des couples multiplicateurs différents pour chaque lami noir et permettant d'obtenir la gamme de vi tesses nécessaire.
Pour que le réglage des différents moteurs de train entraînant l'égalité des efforts de tension sur le fil en amont et en aval de cha que laminoir soit possible, il est nécessaire de disposer d'un moyen de mesurer la différence de ces efforts, d'une fanon continue.
Un procédé préférentiel pour réaliser cette mesure de l'égalité des efforts en avant et en arrière de chaque laminoir du train, consiste à. utiliser l'inclinaison du laminoir lui-même sur son socle ou la variation de l'effort. de basculement de ce train sur son socle pour la mise en évidence du déséquilibre, le laminoir étant monté en balance sur son socle, comme il est représenté aux fig. 4, 5 et 6. A cet effet, les divers laminoirs du train reposent sur le carter d'ensemble 24 par l'intermédiaire d'un axe oscillant 36 et lui sont fixés par des dis positifs élastiques 37, 38. Un comparateur 39 reposant sur la semelle en 41. indique si le laminoir se maintient dans sa position de dé part ou passe sur l'avant ou sur l'arrière.
Pour que les couples des moteurs n'interviennent pas dans ].'équilibre du dispositif, les moteurs des différents laminoirs transmettent. leur mouvement. à ceux-ci, de fanon telle que la réaction du laminoir sur sa base soit nulle. Par exemple, le moteur 21 transmet son mou vement à un couple d'engrenages 22 et 23 fixés au carter 24 d'ensemble de la machine.
Le couple d'engrenages 22 et. 23 entraîne la rotation de deux cylindres 25 et 26 par l'inter médiaire d'arbres 27 et 28, munis d'accouple- menu à rotules 29, 31, 32, 33, à travers la cuve à huile extérieure formée par le carter 24. La cage 35 du laminoir est mobile sur l'axe 36 reposant sur le bâti 24.
Dans ces conditions, quand le fil est en traîné par le laminoir, ce dernier, sous réserve d'un réglage préalable correct à vide, ne su bira pas de déplacement sur son socle après l'introduction du fil, s'il n'existe aucune ten sion sur ce fil, d'un côté ou de l'autre. Au contraire, une tension sur le fil sur l'avant ou sur l'arrière entraînera le laminoir dans le sens correspondant, et en marche, si les deiLx tensions sont égales, tout se passera comme s'il n'en existait aucune. Autrement dit, le dispositif prévu indique l'existence et le sens s'il y a lieu d'une différence de tension entre l'avant et l'arrière.
Puisque les laminoirs doi vent, pour un bon fonctionnement, avoir des tensions sur l'avant et sur l'arrière égales entre elles et égales à Ta, il suffira donc pour une bonne marche de régler les vitesses et coupler les moteurs des laminoirs pour que tous les comparateurs se trouvent constam ment à leur position d'arrêt de la machine.
Si un comparateur se trouve sur l'avant, c'est que le laminoir est trop tiré ou ne tire pas assez, ce qui revient au même. On pourra donc y remédier de trois façons différentes a) soit en accélérant le laminoir, d'où di minution de la tension avant et augmentation de la. tension arrière; b) soit en ralentissant le. laminoir avant, d'où diminution de la tension avant; c) soit en ralentissant le laminoir arrière, d'où augmentation de la tension arrière.
On pourrait évidemment combiner les trois modes de réglage ci-dessus.
Si un comparateur se trouvait sur l'ar rière, cela indiquerait que le laminoir n'a pas été tiré ou tire trop. On y remédiera a) soit en ralentissant le laminoir; b) soit en accélérant le laminoir avant; c) soit en accélérant le laminoir arrière. Ce réglage peut être soit manuel, la com mande de rhéostat du shunt du moteur étant faite par un ouvrier, soit automatique, le com- parateu r commandant par des asservissements convenables la. manette du rhéostat. Evidem- ment, dans ce cas, on doit adopter un seul des trois modes de réglage. Il y a. avantage à agir sur le moteur de laminoir situé à l'avant du laminoir déséquilibré.
En effet, la tension T" seule est. indépendante de la. vitesse, ce qui a comme résultat que le réglage du premier la minoir ne peut se faire qu'en agissant sur sa vitesse ou sur celle du laminoir avant.
Tout autre système pour assurer l'égalité de tension entre l'avant et l'arrière du lami noir pourrait convenir. Par exemple, ainsi que cela est représenté schématiquement en fi(,. 6. on pourrait utiliser un piston Hydrostatique 41 comprimant un liquide 42 agissant sur tin manomètre 43. La cage 44 du laminoir arti culée à l'arrière sur un axe 45, fixé sur le bâti général en 46, repose, par exemple, par l'avant en 47, sur ce piston 41 grâce à suie charge préliminaire. Du fait de l'incompres sibilité des liquides, le laminoir n'aurait prati quement aucun déplacement, la. mesure d'un déplacement étant remplacée par la mesure d'une pression.
On pourrait également faire reposer le lami noir sur des quartz piézo-électriques et obtenir une indication par une variation du courant passant dans un ampèremètre. On peut encore (avec moins de précision toutefois) contrôler les variations de tension sur les variations des intensités prises par les moteurs et ceci pour monter les cages en balance, comme il est. prévu ci-dessus.
Il est évident que, si on désire maintenir non l'égalité entre les efforts de tension sur le fil avant et après un ou plusieurs laminoirs, mais une ou des différences de tension cons tantes, les moyens proposés ci-dessus sont ap plicables; il suffira d'introduire le couple correcteur constant voulu dans le montage en balance du ou des laminoirs par une charge convenable, dissymétrique par exemple, ou. par une augmentation de pression dans la cavité manométrique ou fixation à des valeurs con venables des ampérages des moteurs.
Il peut d'ailleurs y avoir avantage à ne pas utiliser le freinage initial de la. bobine dé bitrice, ce qui simplifie l'installation, surtout quand le fil a un diamètre (le plusieurs milli mètres. La suppression de la tension en amont. du premier laminoir est, en effet, moins nui sible au bon écoulement du métal du fil, car celui-ci est alors à, son maximum de ductilité étant. recuit, tandis qu'il s'écrouit de plus en plus en avanrant dans le train.
On peut donc remplacer le freinage de la bobine par le ra lentissement, et méme parfois par une anise hors circuit complète du moteur du premier laminoir, de facon que celui-ci, étant forte ment tiré sur L'avant, réalise la tension initiale du fil nécessaire, les autres laminoirs étant. ensuite équilibrés comme décrit..