CIIAP. III. — FABRICATION DES UAILS ET U AUTRES FERS PROFILÉS

pression trop faible produit des crevasses, lorsque la barre doit passer dans une cannelure plus large ;

3" Il faut que les cannelures à rails s'élargissent conformément à la largeur acquise et à la pression que l'on donne, et l'expérience doit indiquer dans chaque cas la quantité de l'élargissement qu'il convient d'adopter. (Voir § 534). A Couillet, l'élargissement dans les cylindres finisseurs à rails est ordinairement de 0'<',00'2 d'une cannelure à l'autre, mais il peut s'élever jusqu'à 0">,010 pour des rails d'une certaine espèce, par exemple, pour les rails de Hambourg, dans les cannelures sur champ où se forme la gorge. — Si l'élargissement des cannelures successives n'était que de 0'",001 à 0,001S, on éprouverait de grandes difficultés à engager le fer dans les cylindres. — Dans la dernière cannelure, où la pression est presque nulle, l'élargissement doit être très-faible.

63S. Exemples qui montrent les difficultés de ce tracé et des exceptions aux règles précédentes. — Premier exemple, fer à bac. — Considérons un fer à bac A, pl. 17, fig. 20, dont il faut, dès les premières cannelures, produire la forme au moyen d'une forte pression sur le milieu a. Si l'on voulait fabriquer ce fer par une simple pression sur le milieu a du paquet rectangulaire, les deux têtes c, c, sans s'allonger autant que le milieu a, participeraient néanmoins à l'étirage et acquerraient des crevasses ou au moins se déformeraient, suivant la qualité du fer employé. Pour obtenir des barres sans défauts, il est par conséquent nécessaire : 1° que ces têtes soient également comprimées, 2° que toujours le fer remplisse entièrement les cannelures et 3° qu'on emploie pour les têtes un fer très-bon, déjà corroyé une fois. Les différences entre les pressions verticales dépendent principalement de la hauteur des cannelures, de la qualité du fer et du degré d'avancement du travail. Dans les grandes et hautes cannelures, où la plus forte pression verticale atteint jusqu'à un pouce aux premiers passages, le plus petit décroissement en hauteur peut être limité à 2 ou 3 lignes (mesure d'Autriche). Aux passages suivants la différence diminue et aux cannelures finisseuses, où il s'agit de donner aux têtes trop larges la forme et les dimensions exactes, c'est principalement sur ces parties que doit s'exercer la pression en hauteur et en largeur. Remarquons que, dans les laminoirs, plus un fer est refroidi, plus il prend d'extension en largeur(').

C) Souvent on observe que les longs feuillards (Bandeisen) sont plus larges et plus épais à l'extrémité postérieure qu'au bout antérieur, dont le laminage a eu lieu à la plus grande chaleur. De même, et toutes choses égales d'ailleurs, l'acier prend plus d'extension en largeur que le fer (Tunner).

446 SECTION III. RÉCII.VIIFFAGK, COUUOYAGE ET FINISSAGE.

Pour le fer en U, pl. 17, fig. 21, on simplifie le travail, en traçant les cylindres de manière qu'à ravant-dernière cannelure la pièce ait la forme B, même figure, avec des ressauts a, a, dont la cannelure finisseuse pressera le fer sans difficulté vers b, b.

656. Second exemple. — Fers qui exigent une pression plus forte d'un côté du profil que de l'autre. — Dans ce cas sont, entr'autres, les rails à base plate et les équerres à branches inégales. Les premiers doivent cire travaillés le plus à la patte et les seconds à la large branche. Un des principaux inconvénients qui résultent de cette répartition inégale de la pression consiste dans la prompte usure des cylindres. Nous verrons plus loin la manière dont on remédie à cet inconvénient pour les équerres. Quant aux rails, l'emploi des cannelures sur champ permet de l'écarter d'une manière heureuse, tout en procurant l'élaboration voulue à la patte mieux qu'on ne pourrait le faire par tout autre moyen et sans affaiblir les cylindres par l'insertion de cannelures trop profondes.

Pour un gros rail, tel que celui de la Roumanie, par exemple, on emploie à Seraing 13 cannelures. Dans les deux premières, la pression doit être faible, car à la première, on serre le paquet pour en rapprocher les mises et à la seconde, on opère le soudage : si la pression était trop forte, les barres glisseraient les unes sur les autres. La troisième complète la soudure au moyen d'une forte pression. 4" cannelure, pression encore au maximum et commencement du profilage. Enfin, les pressions diminuent dans une progression rapide jusqu'aux cannelures finisseuses qui sont les deux dernières.

637. Moyen simple d'éviter les tâtonnements pour la mise en train des cylindres. — Autrefois il fallait soumettre h des essais longs et dispendieux les cylindres à rails neufs ou simplement rafraîchis avant de pouvoir en tirer des rails de la forme voulue. Souvent on était obligé de démonter les cylindres pour les faire retoucher sur le tour, de procéder à un nouvel essai, après les avoir remontés, et ainsi de suite. Aujourd'hui on exige que le premier rail qui sort des cylindres soit irréprochable ou présente exactement la forme prescrite.

Pour atteindre ce but, on cherche à se procurer la section exacte du rail au sortir de la dernière cannelure, c'est-à-dire à chaud, lorsque les cylindres marchent bien, et on remet les dimensions trouvées au tourneur. On compte 0'",020 par mètre pour le retrait du fer à partir du sciage jusqu'à la température ordinaire. Ce retrait n'est que de 0'",018 pour l'acier. Inutile de dire que ce moyen ne corrige pas les autres défauts des cylindres qui peuvent donner lieu à des rebuts ou à diverses réparations après le laminage.

CIIAP. m. FABniCATION DES RAILS ET D AUTRES FERS PROFILÉS. 447

638. Classification des fers profilés. — On divise ordinairement ces fers en H groupes, qui sont, fig. 11, pl. 19 : 1° les rails à un bourrelet, par exemple, le rail des houillères ; 2° les rails à deux bourrelets ; 3" les rails à rebord, tels que les bandages des roues de waggons; 4° les rails à base plate ; b" les rails creux ou à pont ; 6° les rails équerres : a) à branches égales, b) à branches inégales ; 7» les fers à T ; 8° les poutrelles ; 9" les fers en U ou demi-poutrelles ; 1 0° les grilles des foyers ; H" les fers à châssis, etc.

Si l'on n'a égard qu'au mode de fabrication, on peut établir cinq divisions, qui comprennent : la première, le premier et le septième groupes ; la deuxième, le deuxième et le troisième ; la troisième, le quatrième, le cinquième et le sixième ; la quatrième, le huitième et le neuvième, et la cinquième, le dixième et le onzième.

639. Première division : rails à un bourrelet et fers à T. — Pour les rails à un bourrelet, on emploie des cannelures à plat et des cannelures sur champ, quelquefois alternativement, une à plat et une sur champ. Les cannelures sur champ procurent une soudure parfaite, des surfaces nettes et toujours la même hauteur. Lorsqu'on n'emploie qu'une cannelure sur champ, les trois premières sont sur plat ainsi que les deux dernières; dans la quatrième, qui est celle sur champ, on met le fer à la hauteur voulue moins 3 mm. environ ; la cinquième sert à finir à l'épaisseur voulue et la sixième, qui est la dernière, à former le logement de la clavette. — Le bourrelet doit être comprimé dans toutes les cannelures, afin qu'il participe à l'allongement des autres parties; autrement il s'y produirait des gerçures. Pour des rails très-haut, on peut employer une cannelure sur champ, puis une ou deux sur plat, une sur champ et deux ou trois à plat.

Les fers à T, qui sont de grands fers de ce groupe, se laminent alternativement à plat et sur champ.

640. Rails ondulésQ). — Pl. 'il, fig. 3, cannelures des cylindres dégrossisseurs ; fig. i, cannelures des cylindres finissseurs; fig. 16, pl. 10, coupe du train suivant la cannelure sur champ de l'équipage finisseur.

Les paquets ou bidons chauffés au blanc soudant très-intense parcourent successivement les cannelures, a, a' et a" du dégrossisseur. Par ce moyen ils sont transformés en carrés de 3 pouces (mesure prussienne) de côté. Ceux-ci passent dans la cannelure j3 à l'autre extrémité des cylindres et donnent des barres plates de 3 i/a pouces de large et de

(') On ne fabrique plus de rails ondulés, mais on conserve pour les gros paquets une première cannelure excentrique au dégrossisseur, ce qui équivaut à une augmentation de section de cette cannelure.

ii8 SECTION III. RÉCHAUFFAGE, CORROYAGE ET FINISSAGE.

2 pouces d'épaisseur, que l'on introduit dans les cannelures y et ^ des mêmes cylindres pour former le bourrelet. Le fer ainsi dégrossi passe à la cannelure s de l'équipage flnisseur. Cette cannelure est à excentrique dans le cylindre inférieur, afin de produire les ondulations du rail. Les deux cannelures n et 9 donnent au rail des nervures ou côtes de renfort. Le guide mobile autour de son point d'appui, comme on le voit fig. 16, pl. 10, sert à faciliter la sortie du rail du fond de la cannelure à excentrique du cylindre inférieur (Karsten).

Le tournage de la cannelure à excentrique se fait sur le tour à pointes, qui se fixent non pas sur l'axe du cylindre, mais à une distance de cet axe marquée par la différence entre les hauteurs du rail au ventre et au creux de l'ondulation. — Dans les cylindres à rails ondulés, la cannelure à excentrique s'use promptement, ce qui diminue l'amplitude de l'ondulation et fait ordinairement rebuter les cylindres ; cependant il serait facile de remédier à cet inconvénient en donnant une pression convenable dans les deux cannelures sur plat suivantes pour étirer l'ondulation de la quantité qui manque.

641. Deuxième division : rails à deux bourrelets et rails à rebord. — Au dégrossiseur, on lamine alternativement à plat et sur champ, pour souder les paquets et mettre le fer aux dimensions voulues. Au finisseur, on n'emploie pour ainsi dire que des cannelures sur plat, ordinairement creusées par moitié dans les deux cylindres. Toutefois la S"" ou 5" cannelure des finisseurs doit être sur champ, pour perfectionner la soudure en modérant l'élargissement, qui est considérable, parce que les deux cylindres travaillent dans le milieu du fer et tendent à l'ouvrir. D'une cannelure à l'autre, il peut atteindre 1 mm., et dans la dernière cannelure, il peut encore s'élever à plus de 1/2 mm. Ici encore les bourrelets doivent être comprimés dans toutes les cannelures. Au commencement, les pressions sont fortes sur le milieu et faibles sur les bourrelets, mais elles se rapprochent graduellement de l'égalité. Lorsque le rail doit être très-haut, on peut commencer par une cannelure sur champ pour refouler le paquet.

642. Troisième division : Rails à base plate, rails creux et rails équerres. — 1° raUs à base plate. Comme on doit laminer sur plat pour former le gorge et mettre les autres parties du rail aux dimensions nécessaires, il convient de diminuer autant que possible la pression sur les ailes qui constituent la partie faible de la barre. Si cependant on travaillait sans pression sur les ailes, celles-ci se déchireraient : la pression doit être en raison de l'épaisseur de la barre et de la rapidité du refroidissement. Si, en laminant la barre sur plat, on ne pressait pas assez sur les ailes, ce qui peut arriver parce qu'elles se refroidissent le

CIIAP. III.

F.VnUICATlON DES UAiLS ET D AUTHES FERS PROFILÉS. 449

plus vile, la barre, au sortir des cylindres, serait crénelée à la manière d'une scie, cette partie n'ayant pas suivi l'allongement des autres.

Aux finisseurs, les pressions doivent être proportionnées de manière que le fer ne s'allonge pas plus en un point qu'en un autre, car, si un allongement inégal avait lieu, les parties les plus comprimées s'élargissant en même temps qu'elles s'allongent, le fer se criquerait dans les sections minces, prendrait des bavures dans les sections larges et se torderait (tournerait en serpent, selon l'expression des ouvriers) en sortant des cylindres. Si l'àme recevait le plus de pression, le pied (le patin ou les ailes) serait exposé à des criques. Si le pied était le plus comprimé, dans une cannelure à plat, il pourrait en résulter un avantage, car cette partie, qui se refroidit le plus vite, est toujours en danger de se criquer et doit être travaillée quand elle est chaude.

Le laminage de ces rails exige toujours l'emploi de guides et de contre-guides, pour empêcher l'enroulement sur le cylindre supérieur.

2° Rails creux ou à pont. — Dans les cannelures des dégrossisseurs, la pression doit être très-forte sur le milieu, pour former le creux le plus tôt possible ; dans les finisseurs, le travail se fait sur les pattes presque seulement.

Dans le but d'empêcher que les joues du rail ne soient beaucoup moins comprimées que le dessus et la base, on commence toujours par donner aux barres une forme évasée, telle que celle qui est indiquée pl. 21, fig. 5, pour l'avant-dernière cannelure à rails creux fabriqués à Dowlais, près Merlhyr-Tydwill ; puis, dans le dernier passage, on resserre les côtés, et l'embase devient parallèle à la face de roulement, bien que ce parallélisme ne soit pas parfait dans la cannelure même et ne le devienne qu'au moment où le fer se refroidit.

Rails équerres, cornières ou fers à angles. — Ce groupe pouvant être considéré comme un cas particulier des rails à pont, on lui appliquera facilement la plupart des observations faites sur ces derniers. C'est pourquoi je me bornerai à faire remarquer que la pression doit être faible sur les extrémités des branches et qu'il doit y avoir correspondance exacte entre les deux cylindres à l'angle du rail : si les sommets des angles inférieur et supérieur de la cannelure n'étaient pas sur la même verticale, le rail, au lieu, de sortir droit, tournerait en serpent, selon l'expression des ouvriers.

643. Quatrième division : poutrelles et demi-poutrelles. — Ces fers, qui se laminent seulement à plat, ont les mêmes dégrossisseurs. On les fabrique au moyen de trios comme divers rails, entr'autres les rails VignoUes. Cependant, il y a une différence essentielle entre les deux espèces de trios. Dans les cylindres pour rails, on peut toujours

450 SECTION 111. RÉCHAUFFAGE, CORROYAGE ET FINISSAGE.

multiplier les cannelures de manière que deux passages consécutifs du fer n'aient jamais lieu dans le même plan vertical, et de là résulte que le cylindre du milieu travaille comme les deux autres. Dans les autres cylindres, où le manque de place exige qu'on limite le nombre des cannelures au strict nécessaire, deux passages consécutifs, à partir du premier, s'opèrent toujours dans le même plan vertical, de sorte que le cylindre du milieu ne travaille presque pas. On peut apprécier cette différence en jetant les yeux sur la coupe du trio à poutrelles de Seraing, pl. 31, fig. 1 et 2.

644. Cinquième division : grilles de foyers, fers à châssis, etc. — Ils se laminent comme des fers plats, excepté qu'ils exigent une cannelure sur champ, pour laquelle on prend ordinairement la 1« ou la 2" des cylindres finisseurs.

648. Tracés de Couillet. — l" Rail Lombardo-Vénitien, fabriqué en 1857, fig. 6, pl. 21. — La cannelure 6 appartient à l'équipage dégrossisseur dont elle forme la dernière. La cannelure 1 ou finisseuse est roulante, c'est-à-dire partagée par moitiés entre les deux cylindres, mais sans emboîtement, pour arrondir les bourrelets, fig. 8. Les autres cannelures, quoique creusées de la même manière dans les cylindres, s'emboîtent cependant, ce qui produit des angles vifs. Il y a en c, fig. 7, chance de produire une bavure.

2° Fer à T de 8"',S0 de longueur, fabriqué en 1847, pour la Société du Phénix, pl. 24, fig. 1. — La cannelure 6 n'est pas limitée : elle forme spaterie pour prévenir la formation d'une barbe. De la cannelure 3 à la cannelure 4, il y a trop de pression.

3» Fer à châssis demi-lune, nouveau modèle, fabriqué pour M. Vanderrest, de Bruxelles (pl. 23, fig. 4). — Il serait bon de commencer les évidements de la tète à l'avant-finisseuse.

4° Bail creux ou à pattes, fabriqué en 18S2 (pl. 24, fig. 2). — La première cannelure est carrée. Elle n'est pas représentée. La cannelure 1 de la figure est en réalité la 2''% la 2'= est en réalité la 5% et ainsi de suite.

5° Rail Brunei, modèle de la Compagnie du Nord, fabriqué en 1836 (pl. 23, fig. 5.) — La cannelure 1 est sur champ, les autres sont sur plat. La cannelure 5 est roulante. Les cylindres ont très-bien marché sans retouche.

6° Êquerres de locomotives (pl. 2S, fig. l). — Fig. 7, profil à froid. Bien que cette disposition soit propre à donner la largeur convenable aux deux côtés inégaux, cependant elle ne permet pas de fabriquer des équerres plus minces à la petite lame. On pourrait l'adopter pour les rails équerres, en donnant peu de pression, afin d'éviter les collets que la faible épaisseur de la lame tend à occasionner.

CHAP. 111. — FABRICATION DeS RAILS ET d'auTRES FERS PROFILÉS. 451

7» Rail hongrois, fabriqué en 1870, au moyen d'un trio. — Ce rail ressemble beaucoup à celui de Roumanie fabriqué à Seraing. Nous rapportons, pl. ^k,fig. 3, les diverses cannelures en grandeur d'exécution qui ont servi à le fabriquer, et ce tracé peut servir de modèle pour tous les rails de la même forme. La première cannelure des finisseurs est seule sur champ. Voici les dimensions des parties principales du rail aux diverses cannelures, mm. :

Cannelures . . 2. 3. 4. 8. 6. 7. A froid. Bourrelet ... 98 8S 73 64 60,S S8 S7 Lame .... 4S 34 24 19 16 1S,5 IS Patte .... 158 144 132 120 112,3 10S,S 104

La largeur du rail fini est de 122 mm. à chaud et de 120 à froid.

La fig. 6, pl. 22, représente le paquet pour ce rail, cg, une mise de corroyé grenu, eg, trois mises d'ébauché grenu, em, deux mises d'ébauché métis, en, quatre mises d'ébauché nerveux, en, deux plaques de corroyé nerveux.

Le paquet en pur ébauché devrait peser 280 k. pour donner un rail fini de 214 k., mais l'emploi de couvertures en corroyé rend un poids de 275 k. suffisant.

646. Tracés de Moniigny-sur-Sambre, fig. 9 et 10, pl. 21 et fig. 7 et 8, pl. 22. — 1° Cinq fers à T, dont le dernier sert de rail dans les houillères. Tous les trains sont à deux cyhndres et en coquilles. A Seraing, où les cannelures sont les mêmes pour ces fers qu'à Montigny, les cylindres ont 17 ou 18 pouces anglais de diamètre et font 90 tours par minute. Il faut excepter le rail des houillères qui exige un moindre diamètre et plus de vitesse.

En général, le laminage sur plat pour fers à T est plus développé à Couillet qu'à Montigny, parce que dans cette dernière usine le fer employé est meilleur que dans l'autre. Plus le fer est mauvais, plus il faut de cannelures sur plat pour empêcher la production des bavures, que, toutefois, un bon tracé permettrait toujours d'éviter. Ainsi dans les profils de Montigny, la dernière cannelure est sur champ et les autres sont sur plat, tandis qu'à Couillet, la dernière cannelure est presque toujours sur plat. Observons que le laminage sur plat offre plus de facilité pour le lamineur que le travail sur champ.

Le dernier tracé est celui d'un fer à bac.

2» Équerres selon le procédé adopté partout. Pl. 25, fig. 2 ; grandeur d'exécution.

647. Tracés de Sclessin. — 1° Cylindres employés en 1860, 61 et 62, à l'usine de Sclessin, pour la fabrication de 16000 tonnes de rails Nord de l'Espagne. — Les fig. l^, l', i" et 1'', pl. 26, représentent, en demi-

452 SECTION III. RÉCHAUFFAGE, CORROYAGE ET FINISSAGE.

grandeur d'exécution, les cannelures des cylindres qui ont servi. Fig. 1° et cannelures des cylindres dégrossisseurs. Ceux-ci sont à triples jumeaux et chaque cannelure existe en double dans lepuipage, mais on ne lamine qu'au moyen de l'une d'elles. Longueur de table l^ZS. Fig. 1", cannelures soudantes. Fig. 1", cannelures profilantes.

Fig. 1" et 1'', cannelures finisseuses. L'équipage qui les contient est à deux cylindres seulement. Longueur de table l-",22 ou /t pieds anglais.

Tous les cylindres ont 0"", 48 ou 19 pouces anglais de diamètre et font de 70 à 80 tours par minute.

Aujourd'hui on n'emploie plus que des trios, tant pour le dégrossissage que pour le finissage des rails.

2» Rails de Turnhout-Tilbourg, commande de 2S00 tonnes exécutée en 1866. Pl. 26, fig- 2 et 3, en demi-grandeur. Dégrossisseur et finisseur à trois cylindres. La cannelure sur champ fait partie des dégrossisseurs, dont elle forme la dernière.

3° Fer à châssis pour le camp de Beverloo, année 1850. — Pl. 26, fig. Les cylindres ont très-bien marché au sortir des tours. La cannelure i est roulante. En Allemagne, on passe directement dans la cannelure 4, au moyen d'une ovale précédée d'une cannelure carrée.

4" Cylindres d'un équipage finisseur pour équerres. Pl. 26, fig. 8. — A l'aide de bascules pareilles à celles que présente l'équipage dégrossisseur du train à tôles, ou même sans ces bascules, on monte actuellement les cylindres pour fers d'angle de manière à pouvoir à volonté les rapprocher ou les écarter l'un de l'autre, suivant l'épaisseur qu'on veut donner aux barres. Par ce moyen, chaque paire de cylindres peut donner trois dimensions au lieu d'une et le nombre des cylindres nécessaires se trouve réduit des deux tiers.

Comme la disposition de la troisième cannelure exige qu'on retourne les barres pour les y engager, ce qui occasionne pour les barres longues une irrégularité dans le travail, on ne renverse plus cette cannelure de la manière figurée, mais on la place comme les deux précédentes.

En s et s' (croquis fiig. 6, pl. 26), il se forme des bavures qu'on cherche à diriger suivant le prolongement des faces extérieures de l'équerre, comme l'indique le croquis, fig. 7, même planche. Par ce moyen les bavures ne gênent pas. Il en serait autrement si on leur laissait prendre la direction indiquée fig. 6 ; on devrait alors les couper pour l'emploi des équerres.

648. Tracés de Hoerde (Prusse). — Fig. 1 , 2 et 3, pl. 27, rails pour les chemins de fer d'Albert (Alberts-Bahn), de Brunswick (braunschweiger Bahn) et de l'Est (Ostbahn). La première cannelure est sur champ. — Fig. 4, pl. 27, cylindres finisseurs pour rails en acier puddlé servant