EP0184568A1 - Procédé de marquage superficiel d'un cylindre de laminoir - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the present invention relates to a method of surface treatment of a rolling mill cylinder. It relates more particularly to a method of marking cold rolling mill rolls which must impart controlled roughness to a steel sheet.
- the subject of the present invention is a method making it possible to achieve this objective.
- the method of surface treatment of a rolling mill cylinder which is the subject of the present invention, in which the surface of said cylinder is marked by means of an intermittent laser beam, is essentially characterized in that before carrying out said marking, a coating consisting, at least in part, of a metallic substance is applied to said surface.
- a metallic coating composed of nickel, chromium, cobalt or an alloy of at least two of these metals is applied to the surface of said cylinder.
- a coating is applied to the surface of said cylinder comprising at least one metal and at least one metal oxide.
- the metal oxide can, according to the invention, come from a metal different from that which enters into the composition of said coating.
- the presence of nickel oxide, associated with nickel causes an increase in the amount of energy of the laser beam absorbed by the surface; this results on the one hand, an increase in the depth of melting and therefore an increased roughness depth, and on the other hand a better alloy of the metal of the cylinder with nickel and a higher hardness of the solidified bead.
- a coating or a powder containing at least one hardening component such as a carbide or a nitride and / or at least one, is applied to the surface of said cylinder. component capable of reacting with at least one component of the material of said cylinder to form said curing component.
- the said coating is applied by any method known per se, suitable for the coating material used.
- a powder can also be deposited by an appropriate method.
- the coating applied to the surface of said cylinder advantageously consists of a substance capable of - or containing at least one capable constituent - to ally with the locally molten material of the cylinder and / or to react with at least one of the constituents of this material.
- the hardening effect resulting from the aforementioned alloy or reaction is located essentially in the beads which surround the micro-craters, that is to say precisely in the regions which serve to imprint the roughness. in the sheet rolled with this cylinder.
- This implementation therefore ensures maximum efficiency of the process of the invention.
- the method of the invention can be illustrated, by way of example, by its application to a rolling mill cylinder of steel of conventional composition.
- the surface thus coated was then treated, by means of a laser with a power of 1 kW, so as to form a roughness Ra of 4 to 5 ⁇ m.
- the craters formed were well separated.
- craters were obtained having a bcurrelet composed of an alloy containing a high proportion of f cobalt, and whose height is of the order of 10 to 15 ⁇ m.
- the figure represents a section of one of these beads, photographed with a magnification of 2000 times with a scanning electron microscope.
- the coating resin is on the right, the bead of highly alloyed metal is in the center and the metal of the cylinder on the left (this one was prepared by etching for the micrographic examination).
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Abstract
Dans un procédé de formation d'une rugosité contrôlée à la surface d'un cylindre de laminoir au moyen d'un faisceau laser intermittent, on améliore la durée de vie de la rugosité en appliquant sur la surface du cylindre, avant le marquage, un revêtement constitué, au moins en partie, d'une substance métallique, par exemple un mélange d'un métal et d'un oxyde. Le faisceau laser provoque la fusion et l'alliage de ce dépôt avec le métal du cylindre, simultanément à la fornation des micro-cratères qui constituent la rugosité visée.
Description
- La présente invention concerne un procédé de traitement superficiel d'un cylindre de laminoir. Elle a plus particulièrement trait à un procédé de marquage de cylindres de laminoir à froid devant conférer une rugosité contrôlée à une tôle d'acier.
- On connaît déjà par diverses propositions antérieures du même demandeur, et notamment par son brevet belge n° 870.609, un procédé pour marquer la surface d'un cylindre de laminoir au moyen d'un faisceau laser intermittent. Ce procédé connu permet de former dans cette surface des micro-cratères distribués selon un motif prédéterminé et qui, en s'imprimant dans la surface des tôles, confèrent à celles-ci la rugosité désirée. Les cylindres ainsi traités donnent de très bons résultats.
- Après usure de la rugosité,les cylindres doivent être recon- ditionnés pour retrouver leur état de surface initial. Un cylindre usagé doit être démonté du laminoir, rectifié, marqué à nouveau, puis remonté dans le laminoir. Ces opérations,ainsi que les manipulations et les réglages qu'elles exigent, entraînent des frais importants qui se répercutent sur le coût du cylindre. Il y a donc avantage à espacer ces reconditionne- ments, c'est-à-dire à diminuer la vitesse d'usure de la rugosité.
- La présente invention a pour objet un procédé permettant d'at- teindre cet objectif.
- Elle repose sur la constatation que dans la zone d'impact du faisceau laser, la surface du cylindre est le siège d'une fusion localisée avec refoulement du métal fondu vers la périphérie de cette zone. Il se forme ainsi, autour du micro-cratère obtenu, un bourrelet métallique qui se solidifie très rapidement, en raison de la très faible durée de l'impulsion laser qui lui a donné naissance. Ce bourrelet joue un rôle très important dans la formation de la rugosité contrôlée de la tôle laminée au moyen de ce cylindre. Le demandeur a imaginé un moyen original d'accroître la dureté de ce bourrélet,en profitant de son mode de formation, et d'améliorer ainsi la durée de vie du cylindre lui-même. Le procédé s'applique accessoirement au durcissement de toute la zone affectée par le rayonnement laser.
- A cet effet, le procédé de traitement superficiel d'un cylindre de laminoir, qui fait l'objet de la présente invention, dans lequel on marque la surface du dit cylindre au moyen d'un faisceau laser intermittent, est essentiellement caractérisé en ce qu'avant d'effectuer le dit marquage, on applique sur la dite surface un revêtement constitué, au moins en partie, d'une substance métallique.
- Selon une modalité particulière de mise en oeuvre du procédé 3e l'invention, on applique sur la surface du dit cylindre un revêtement métallique composé de nickel, de chrome, de cobalt ou d'un alliage d'au moins deux de ces métaux.
- Selon une autre modalité de mise en oeuvre, on applique sur la surface du dit cylindre un revêtement comprenant au moins un métal et au moins un oxyde métallique.
- Dans le cadre de cette modalité de mise en oeuvre, l'oxyde métallique peut, selon l'invention, provenir d'un métal différent de celui qui entre dans la composition du dit revêtement. Il s'est cependant avéré intéressant d'utiliser un oxyde d'un métal également présent dans le dit revêtement.
- Par exemple, la présence d'oxyde de nickel, associé à du nickel, entraîne une augmentation de la quantité d'énergie du faisceau laser absorbée par la surface; il en résulte d'une part, un accroissement de la profondeur de fusion et dès lors une profondeur de rugosité accrue, et d'autre part un meilleur alliage du métal du cylindre avec le nickel et une dureté plus élevée du bourrelet solidifié.
- Selon encore une autre modalité de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on applique sur la surface du dit cylindre un revêtement ou une poudre contenant au moins un composant durcissant, tel qu'un carbure ou un nitrure et/ou au moins un composant capable de réagir avec au moins un constituant du matériau du dit cylindre pour former le dit composant durcissant.
- Toujours selon la présente invention, on applique le dit revêtement par toute méthode connue en soi, appropriée au matériau de revêtement utilisé. A titre d'exemple non limitatif, on peut notamment faire appel aux méthodes connues de revêtement par électrolyse, par électrophorèse, par dépôt de vapeur ou par implantation ionique. On peut également déposer une poudre par une méthode adéquate.
- Il ressort des caractéristiques qui viennent d'être exposées que, pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, le revêtement appliqué sur la surface du dit cylindre est avantageusement constitué d'une substance capable - ou contenant au moins un constituant capable - de s'allier avec le matériau, localement fondu, du cylindre et/ou de réagir avec au moins un des constituants de ce matériau.
- Dans ces conditions en effet, l'effet durcissant résultant de l'alliage ou de la réaction précité est localisé essentiellement dans les bourrelets qui entourent les micro-cratères, c'est-à-dire précisément dans les régions qui servent à imprimer la rugosité dans la tôle laminée avec ce cylindre. Cette mise en oeuvre assure donc une efficacité maximum du procédé de l'invention.
- Le procédé de l'invention peut être illustré, à titre d'exemple, par son application à un cylindre de laminoir en acier de composition classique.
- Après l'avoir trempé par induction jusqu'à une dureté de 720 Vickers, on a déposé, par voie électrolytique, sur ce cylindre une couche de cobalt de 5 pm puis une couche de chrome de 1 µm.
- On a ensuite traité la surface ainsi revêtue, au moyen d'un laser d'une puissance de 1 kW, de façon à former une rugosité Ra de 4 à 5 pm. Les cratères formés étaient bien séparés.
- Dans ces conditions, on a obtenu des cratères présentant un bcurrelet composé d'un alliage contenant une forte proportion df cobalt, et dont la hauteur est de l'ordre de 10 à 15 µm.
- La figure représente une coupe d'un de ces bourrelets, photographié avec un grossissement de 2000 fois au microscope électronique à balayage.
- Sur cette photo, la résine d'enrobage est à droite, le bourrelet de métal fortement allié est au centre et le métal du cylindre à gauche (celui-ci a été préparé par attaque au nital pour l'examen micrographique).
- Il est possible de déterminer par analyse de rayons X la proportion des divers métaux constituant ce bourrelet. Outre le fer, le cobalt et le chrome, on peut trouver dans le bourrelet, des proportions relativement faibles des éléments d'alliage de l'acier du cylindre.
- Dans les conditions de l'essai, les teneurs approximatives en fer, en cobalt et en chrome dans le bourrelet étaient respectivement 6 %, 85 %, 9 %.
- La présence de ces éléments a permis d'accroître substantiellement la durée de vie de la rugosité du cylindre..
Claims (4)
1. Procédé de traitement superficiel d'un cylindre de laminoir, dans lequel on marque la surface du dit cylindre au moyen d'un faisceau laser intermittent, caractérisé en ce qu'avant d'effectuer le dit marquage, on applique sur la dite surface un revêtement constitué, au moins en partie, d'une substance métallique.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dite substance métallique est composée de nickel, de chrome, de cobalt ou d'un alliage d'au moins deux de ces métaux.
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on applique sur la surface du dit cylindre un revêtement comprenant au moins un oxyde métallique.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on applique sur la surface du dit cylindre un revêtement contenant au moins un composant durcissant, tel qu'un carbure ou un nitrure et/ou au moins un composant cà- :pable de réagir avec au moins un constituant du matériau du dit cylindre pour former le dit composant durcissant.
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