Brevet FR2011531A1 — publié le 19700306

La présente invention a pour objet tin. procédé pour actionner tin mécanisa» récupérateur ou de rappel ou retour avant pour la fabrication de tubes sans soudure sur un laminoir à pas de pèlerin, mécanisme récupérateur constitué essentiellement d'un 5 cylindre, d'un piston, avec tige mandrin et d'un dispositif de freinage du mouvement de rappel, notamment un frein hydraulique avec cône de fréinagè, ainsi que d'un, dispositif d'entraînement en rotation de la tige-mandrin, mécanisme dans lequel l'espace arrière utile du cylindre de rappel renfermant un fluide gazeux, 10 par exemple de l'air, peut être réglé en volume. L'invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. Lors de la transformation par laminage d'une ébauche en tube, le piston de rappel est ramené en arrière par la partie 15 calibrée des cylindres du laminoir. Pendant cette course de travail, le fluide gazeux, par exemple l'air, contenu dans l'espace utile postérieur du cylindre de rappel, se trouve comprimé. A la fin de la course de travail, lorsque le lingot creux est libéré par la partie calibrée des cylindres, l'air comprimé repousse le 20 piston de rappel vers l'avant, de sorte que l'ébauche, en même temps que la tige-mandrin, se présente à nouveau entre les cylindres du laminoir pour une nouvelle passe de laminage. Pendant cette course de retour dti piston, un dispositif de rotation fait tourner de 90° le piston avec la tige-mandrin et l'ébauche, de 25 façon & supprimer, lors de la deuxième passe, les ébarbures qui se forment dans l'espace entre cylindres. Le freinage du mouvement de rappel peut s'obtenir, par exemple, en faisant pénétrer, vers la fin de la course de retour, le cylindre de rappel dans le cdne de freinage d'un frein hydraulique. 50 Hais la compression de l'air de rappel dans la chambre pos térieure du cylindre a une limite, notamment pour les raisons suivantes : les cylindres des laminoirs à pas de pèlerin ont une partie cannelée faite de trois sections. La première section, dite mâchoire de cannelage, saisit l'ébauche. Cette partie du 25 cylindre est également nommée cône de cannelage qui effectue le travail de déformation. Tient ensuite la partie lissage du calibre, qui lisse le tube déjà étiré. Sans ces deux parties, le tube est complètement entouré et maintenu par la cannelure, lu niveau de la troisième partie, le tube se dégage peu & peu des 4P cylindres. Mais, à ce moment, l'air de rappel a déjà été compri- 69 20321 -2- 2011531 - né si fortement Qu'il peut se produire un glissement entre le tube et le cylindre. Cela se traduit par des éraflures ou autres détériorations fâcheuses sur le tube, lorsque, après une certaine durée d'utilisè-tion, les surfaces de cannelures des t> cylindres • de' laminoir ne sont plus parfaitement lisses". Une autïe raison à la limite de compression résulte 'de té qui suit : Le piston de rappel, qui Comprime l'air dans le cylindre est ramené en arrière par la partie cannelée des cylindres, par l'intermédiaire du mandrin et de l'ébauche. Aussi peut-il arriver, 10 notamment dans le laminage de tubes à païoi mince, que des fissures transversales se produisent dans la paroi du tube, lorsque cette paroi mince, en raison d'une trop grande contre-pres-sion exercée par l'air de rappel, ne peut plus supporter la force du mouvement de rappel. 15 II est connu,par le brevet britannique 696 458, de régler le volume de la chambre postérieure du cylindre de rappel. Ce réglage s'obtient èn obturant la chambre postérieure par un fond muni d'un'axe fileté. L'axe fileté,qui tourne dans un tarau-dage d'un couvercle de fermeture du cylindre, sert à déplacer ce 20 fond mobile. 11 est effectivement possible, de la sorte, de laminer avec le même mécanisme repousseur des tubes de diamètres très différents, du fait que l'on peut régler la cylindrée en fonction du diamètre du tube & laminer en variant dans chaque cas la longueur de la course de travail, toutefois, ce mécanis-25 me ne permet pas de supprimer les détériorations ou la destruction des tubes laminés évoqués plus haut. En outre, chaque fois que le diamètrè des Cylindres se trouve diminué du fait d'un passage autour de ces cylindres et aussi & chaque changement de programme de laminage, il est indispensable de régler à nouveau 30 le fond de cylindre au moyen de l'axe fileté. Or ce réglage demande un certain temps avant qu'on ne trouve la position correcte^ A cela s'ajoute que le mécanisme de rappel et le tube peuvent être fortement endommagés si l'on oublie de procéder à un nouveau réglage du fond lors du passage d'une petite course de 35 travail à une course longue. La présente invention vise donc à régler l'énergie de i'air de rappel dans la chambre postérieure du-cylindre de rappel de façon à éviter les inconvénients que l'on vient de décrire, et en même temps, de diminuer la longueur du tftajet im-40 posé ^ar l'inertie deé masses ramenées en arrière (piston de 69 20321 -5- 2011531 rappel, mandrin, ébauche) tout en obtenant*, dans la course de rappel, une plus grande vitesse. l'invention a pour objet Tin procédé du type décrit plus haut, mais qui se caractérise, pour résoudre le problème posé, 5 par le fait que l'air de rappel est comprimé la chambre postérieure du cylindre de rappel jusqu'à une pression limite réglable qui est ensuite maintenue constante, ou presque^grâce au déplacement d'un piston de fond de cylindre mobile. Lors du pas de pèlerin, le mouvement de recul du piston 10 de rappel est avantageusement facilité par l'introduction d'un, gai sous pression à la face antérieure du piston de rappel. Grâce à la compression ainsi obtenue de l'air de rappel, on peut ainsi, dès le pas de pèlerin effectué, travailler avec une grande vitesse de rappel. 1$ Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il est prévu un mécanisme de rappel dans lequel est disposé, dans la chambre postérieure du cylindre de rappel, un piston de fond de cylindre mobile dont la chambre est reliée à un réservoir à g*s3 avantageusement un réservoir à airs de volume nettement supé-20 rieur, la pression dans la chambre du piston mobile et dans le réservoir à gaz correspondant à la pression, limite réglable dans la chambre du cylindre de mppel. La chambre antérieure du cylindre de rappel présente en outre une soupape d'admission et une soupape d'échappement desti-25 nées respectivement à l'introduction d'un gaz comprimé pendant le pas de pèlerin, lors de la course de travail, et à l'échappement de ce gas lors de la course de rappel. On va,dans ce qui suit,expliquer plus en détail 1'invention à l'aide d'un exemple de réalisation du mécanisme de mise en 30 oeuvre du procédé selon l'invention, et ce, en se référant au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un mécanisme de rappel de.type connu ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale correspon-35 dant à la figure 1, mais montrant une autre position de travail du piston de rappelj - la figure 3 est la courbe de compression lors de la course de travail avec un mécanisme de rappel selon les figures 1 et 2; 40 - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du mécanis 69 20321 2011531 me selon l'invention, au début de la course de travail; - la figure 5 est une vue en eoupe longitudinale correspondant à celle de la figure 2, à la fin de la course de travail , et 5 - la figure 6 est la courbe de compression, obtenue ave© le mécanisme selon 1'invention correspondant aux figures 4 et 5® Les figures 1 et 2 représentent un mécanisme de rappel d® type connu pour laminoir à pas de pèlerin. Le piston de rappel est désigné par 1 et le cylindre par 2. La chambre postérieure 10 3 du cylindre 1 est fermée par un fond 4 muni d'un axe fileté 5* Selon le diamètre du tube à laminer, on règle le volume de la chambre postérieure 3 par déplacement du fond 4, dont l'axe fileté 5 tourne dans un taraudage 6 d'un couvercle de fermeture de cylindre 7« 15 La figure 3 représente la courbe de compression de l*air de rappel dans la chambre postérieure du cylindre 2, telle qu*on l'obtient avec un tel mécanisme connu, La pression initiale de l'air de rappel dans la chambre postérieure 3 est indiquée par PQ. 20 Cette pression est celle qui règne dans la position du pis ton de rappel représentée sur la figure 1. Sans le mouvement de recul du piston 1, pendant la course de travail, l'air contenu dans la chambre postérieure 3 se trouve comprimé selon la courbe de compression du dessin, indiquée par À, B, Ç, jusqu'à une pres-25 sion . La ligne B_ indique la position du fond 4 et la ligne E la position du frein hydraulique du mécanisme de rappel. Les figures 4 et 5 représentent un mécanisme de rappel dont la conception répond à l'invention. Le piston de rappel 8 se meut dans un cylindre 9» Sans la chambre postérieure 10 du cylin-30 dre 9 est logé un piston mobile de fond de cylindre 11. . Xïette disposition fait apparaître une seconde chambre 12 reliée par une conduite à une cloche à air 13» de volume nettement supérieur au volume maximal de la chambre 12. La pression dans la cloche à air 13 et donc dans la chambre 12 peut être réglée9par exemple9 35 au moyen d'un compresseur* de façon à avoir dans chaque cas la valeur nécessaire. La chambre antérieure 17 du cylindre 9 est munie d'une soupape d'admission 18 et d'une soupape d'échappement non représentée au dessin. La soupape d'admission 18 permet, notamment lors 40 du pas de pèlerin, d'aide* le motivement dé recul du piston de 69 20321 -5- 2011531 rappel 8 pour 1' introduction, d'un gaz comprimé, sur la face antérieure du piston 8. lia soupape d'échappement sert à l'évacuation de ce gaz lors de la course de rappel qui suit. On a représenté à la figure 5 la position du piston 8 en fin de course 5 vers l'arrière, ie piston mobile de fond de cylindre 11, à partir de. sa position de la figure 4, s'est déplacé vers l'arrière à la même vitesse que le piston de rappel 8, du fait de la compression de l'air dans la chambre postérieure 10 du cylindre 9» dès que la pression dans cette chambre 10 a atteint une valeur 10 limite réglable. Cet équilibre de pression entre la face antérieure et la face postérieure du piston mobile de fond de cylindre 11 est rendu possible, selon l'invention, par le fait que le volume de la cloche à air 13 est nettement supérieur à celui de la chambre 12 du piston mobile de fond de cylindre 11. 11 est 15 ainsi possible d'emmagasiner une importante énergie potentielle d'air comprimé dont on dispose ensuite lors de la course de rappel pour obtenir une forte accélération de l'ensemble de la tringlerie de rappel. On a représenté à la figure 6 la courbe de compression que 20 l'on peut obtenir avec le mécanisme selon l'invention, la position du frein hydraulique et la position finale du piston mobile de fond de cylindre 11 correspondant respectivement à la position du frein et à la position du fond fixe 4 de la figure 3, de façon à permettre la comparaison directe des deux courbes de com-25 pression. Sur cette figure 6, on a indiqué par F la position du frein et par G la position finale du piston mobile 11-. On a fait figurer en outre la position initiale, désignée par H, du piston mobile de fond de cylindre 11. désigne, ici aussi, la pression initiale de l'air de récupération dans la chambre postérieure 10 30 du cylindre de rappel 9» Lors de la course de travail, la courbe de compression AS s'élève très rapidement par rapport à celle de la figure 3 et atteint, après un parcours nettement plus court du piston de rappel la limite tolérable de pression , ce qui s'explique par le fait que la présence du piston 11, dans sa po-35 sition selon la figure 4, diminue le volume de la chambre postérieure 10. Lorsque la pression atteint la valeur; limite réglable P^, déterminée par la pression dans la cloche à air 13 et dans la chambre 12, le piston de fond de cylindre. 11 recule à la même vitesse que le piston de rappel, ce qui est possible du fait 40 qu'en raison du grand volume de la. cloche à air 13 il n'y a pra- 69 20321 2011531 tiquement pas de compression' ôaas la chambre 12 du piston mobile de fond de cylindre 11. Cette phase est représentée par le tronçon de courbe BG, qui fait apparaître ici une faible augmentation de pression dans la chambre postérieure. 10-du cylin-5 dre 9, la cloche à air 13 ne pouvant avoir un volume infini. la position avant du piston mobile de fond de cylindre 11 est en général la même quelque soit le programme de laminage. Toutefois, s'il se montrait nécessaire d'obtenir une courbe de pression plus rapidement ascendante ou plus plate, il est pos-sible de modifier la position avant du piston mobile 11. Pour cela, le piston mobile 11 est muni d'une tige de limitation de course 14, qui passe dans le trou central d'un couvercle de fermeture du cylindre de récupération 15 et porte, à l'extérieur, un écrou de réglage 16 qui permet, en le vissant ou en le dévis-sant, de modifier la position avant du piston mobile de fond de cylindre 11. L'avantage du procédé et du mécanisme selon l'invention réside en ce que l'on peut obtenir grâce à eux des vitesses de rotation élevées des cylindres, sans que la forte compression de 20 l'air de rappel à la fin de la course de travail risque d'entraîner un glissement du tube dans la troisième section des cannelures des cylindres de laminage ou une rupture du tube lors du laminage de tubes à parois minces, la vitesse de rotation d'un calibre de cylindres de 250 mm de diamètre peut, à titre d'exem-25 pie, être portée d'environ 68 tours/minute & environ 112 tours/ minute, c'est-à-dire être augmentée d'environ 65 %. On obtient ainsi non seulement un meilleur rendement de laminage, mais aussi une qualité considérablement améliorée des tubes laminés au laminoir à pas de pèlerin, pour une température plus élevée en 30 fin de laminage et une plus grande longueur de tube. Gela se traduit en outre par une répercussion favorable sur les frais du poste outils et sur la consommation de matière première. La Comparaison des deux courbes de compression des figures 3 et 6 montre par ailleurs que l'énergie de freinage nécessaire lors 35 de la course de rappel, lorsque la courbe de compression est parcourue en sens inverse, est notablement inférieure avec le mécanisme selon l'invention, à, celle qu'exige le mécanisme de rappel de type connu. 69 20321 -7- 2011531 5_SJL!JL5_î-2-±-ï_î-2-ÏL§ 1.- Procédé pour actionner un mécanisme récupérateur ou de rappel ou retour avant pour la fabrication de tubes sans soudure sur tin laminoir à pas de pèlerin, mécanisme récupérateur 5 constitué essentiellement d'un cylindre, d'un piston avec tige-mandrin et d'un dispositif de freinage du mouvement de rappel, notamment tua frein hydraulique avec cône de freinage, ainsi que d'un, dispositif d'entraînement en rotation de la tige-mandrin, mécanisme dans lequel l'espace arrière utile du cylindre de rap-10 pal renfermant un fluide gazeux, par exemple de l'air^peut être réglé' en volume, ce procédé étant caractérisé en outre par le fait que le gaz de rappel est comprimé dans la chambre postérieure du cylindre de rappel jusqu'à une pression limite réglable qui est ensuite maintenue constante, ou presque, grâce au 15 déplacement d'un piston de fond de cylindre mobile. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors du pas de pèlerin, le mouvement de recul du piston de rappel est facilité par l'introduction d'un gaz sous pression à la face antérieure du piston de rappel. 20 3»- Mécanisme de rappel pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'est disposé, dans la chambre postérieure du cylindre de rappel, un piston de fond de cylindre mobile dont la chambre est reliée à un réservoir à gaz, avantageusement un réservoir à air, de volume 25 nettement supérieur, la pression dans la chambre du piston mobile et dan» le réservoir à gaz correspondant à la pression limite réglable dans la chambre du cylindre de rappel. 4-.- Mécanisme de rappel pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre an-30 térieure du cylindre de rappel présente une soupape d'admission et une soupape d'échappement destinées respectivement à l'introduction d'un gaz comprimé pendant le pas de pèlerin, lors de la course de travail, et à l'échappement de ce gaz lors de la course de rappel.