Brevet FR2134600A1 — publié le 19721208

1.- 2134600 La présente invention concerne un dispositif de guidage et de déviation pour laminoir à tiges, ce dispositif étant capable de s'adapter d.e lui-même à différentes vitesses de débit des tiges et servant, également à modifier la 5 direction du chemin suivi par les tiges de métal chaud, en parti— culier pour passer de la direction horizontale à la direction verticale, le dispositif comprend une poulie tournante et des éléments tournants coopérant avec la. poulie, ces éléments se présentant, de préférence, sous la forme de petites roulettes qui, 10 avec des éléments de guidage fixes intermédiaires réglés à un angle correspondant à l'angle de déviation du pourtour de la poulie, forment la piste suivant laquelle la tige de métal est guidée. Un tel dispositif est installé typiquement à l'extrémité de déchargement d'un tuyau de trempage à eau disposé horizontale— 15 ment. Il sert à changer la direction de parcours de la tige pour passer de la direction horizontale à la direction verticale et dirige la tige à travers un guide vertical pour la faire entrer dans une bobine d'enroulement. Une forme antérieure de mécanisme utilisant de petites roulettes extérieures en combinaison avec 20 une piste intérieure fixe est représentée dans la demande de modèle d'utilité allemand n° 1 776 823 de 1958. Un autre dispositif connu de ce -type est le dispositif appelé guide à chaîne, dont une forme est représentée dans le brevet des Btats -Unis n° 3.100.070. Celui— 25 ci est caractérisé par une grande poulie entraînée, dont le diamètre est compris entre 80 cm et 1 mètre, et qui est munie d'une gorge sur son pourtour. Au-dessus de cette poulie, dans un bras pivotant, se trouve un attelage chargé par un ressort, dans lequel sont montées deux poulies plus petites. Une chaîne à dents 30 flexibles passe autour de ces poulies. Quand le bras pivotant bascule vers le bas, les chaînons de la plage inférieure de la chaîne viennent en contact avec la face de travail de la grande poulie entraînée sur un angle d'environ 90°. Dans certains dispositifs de technique antérieure, l'arrière de la chaîne vient en 35 face de la tige, et dans d'autres dispositifs, les dents sont dirigées vers la tige. En réglant un ressort, on peut faire varier la pression appliquée par la chaîne à la poulie entraînée» l'extrémité avant de la tige qui arrive passe entre le pourtour de la poulie et la chaîne. Les forces de frottement entre la poulie, 40 la tige semblable à un fil et la chaîne, permettent d'obtenir les 72 15059 2*~ 213460Ô forces requises pour appliquer la tension à la chaîne et pour changer la direction du trajet de la tige. Ces guides à chaîne de technique antérieure se sont montrés tout à fait satisfaisants pour asanipu.-5 1er une tige venant d'un laminoir fonctionnant à vitesses assez faibles. Mais, lorsque les vitesses de passage de la tige augmentent, les efforts appliqués aux chaînes augmentent de façon disproportionnée. D'après 1*expérience acquise avec les laminoirs de tiges dans le monde entier, la vitesse ma,Tri mrcm de passage de 10 tiges qui permet une utilisation économique des guides à chaîne est d'environ 2 400 mètres par minute. Si la tige sort de la plage finale à une vitesse plus grande la durée de vie des chaînes se trouve considérablement écourtée. Il est fréquent que les chaînes cassent après quelques heures de fonctionnement seule— 15 ment. Les chaînes sont relativement chères car elles sont fabriquées en aciers spéciaux à hautes performances et ne sont produites que par un petit nombre seulemeait de firmes spécialisées. Des frais supplémentaires sont de plus entrai— 20 nés à chaque fois qu'une chaîne casse, la barre de métal en cours d'usinage doit être jetée à la ferraille et le fonctionnement du laminoir à tiges doit être stoppé pendant le montage d'une chaîne de remplacement et 11 extraction du matériau à jeter. Du fait des inconvénients qu'on vient 25 d'indiquer, les spécialistes de la question ont pensé à d'autres solutions que ces guides à chaîne. Un dispositif comprenant deux poulies tournantes a été réalisé. L'une de ces poulies est munie d'une gorge sur son pourtour. L'autre poulie légèrement plus grande était munie, d'un côté, d'un anneau en forme de rebord. 30 La poulie la plus grande est placée le long de la plus petite et forme un petit angle avec cette petite poulie, de sorte que la face intérieure de l'anneau en forme de rebord de la plus grande poulie recouvre la face périphérique de la petite poulie sur une distance correspondant à un angle de déviation d'environ 90°. 35 Un espace d'environ 0,5 mm est laissé entre la face périphérique de la petite poulie et la face intérieure de l'anneau de la grande poulie. Dans ce type de construction, le guidage de la tige est effectué par la gorge prévue dans la petite poulie et la fonction de tension est effectuée par 40 la grande poulie, grâce à quoi les forces centrifuges produites 72 15059 3" 213W00 par le changement de direction de la tige assurent le contact intérieur entre la tige et la face intérieure de l'anneau, la tige étant entraînée par friction. D'une façon plus générale, la petite poulie de cet appareil correspond à la poulie entraînée 5 du guide à chaîne et l'anneau de la grande poulie joue le rôle de la chaîne. Des essais ont montré que ce guide dit à force centrifuge ou à poulie, était parfaitement opérationnel. Ce guide permet la manutention de tiges sortant du laminoir 10 à des vitesses atteignant et dépassant 3 000 mètres par minute, et aucune difficulté importante ne s'est présentée dans les conditions normales de laminage. Cependant, oh a rapidement constaté qu'un inconvénient important de cet appareil venait du mouvement relatif des poulies dans le sens axial, ce qui produisait 15 des difficultés aux pavillons des embouchures d'entrée et de sortie. lia face de travail à l'intérieur de l'anneau était sujette à une usure excessive. Egalement, la forme de la gorge de la petite poulie ne pouvait se conserver. Dès que l'usure dépassait une certaine valeur, il fallait remplacer les deux poulies. On 20 constata que, par suite des caractéristiques très critiques de leur dessin, les poulies usées ne pouvaient être réparées et devaient donc être jetées. Cela n'était pas possible économiquement. De plus, des essais réalisés avec différents matériaux ont montré qu'on ne pouvait augmenter de façon appréciable la durée 25 de vie afin de réduire la perte deproduction à un niveau acceptable par une réduction de plusieurs ordres de grandeur. Le but de la présente invention est de créer un appareil de manutention de tiges de métal chaudes du type décrit initialement, qui permette d'éviter les inconvénients 30 des dispositifs de technique antérieure en fonctionnant à des vitesses de tige supérieures à 2 400 mètres par minute, et en particulier supérieures à 3 000 mètres par minutes, ce dispositif présentant une longue durée de vie. L'invention concerne, à cet effet, 35 un dispositif du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend une poulie principale entraînée munie d'une gorge, autour de laquelle passe la tige pliable, et un certain nombre de petites roulettes pouvant tourner, et munies d'une gorge, adjacentes à la poulie principale et destinées à engager et à maintenir la 40 tige contre la poulie principale quand la direction de la tige 72 15059 4" 2134600 mobile change, les petites roulettes étant placées très près les unes des autres, et alignées avec la poulie principale sur le pourtour de cette poulie principale sur une distance angulaire très sensiblement égale au changement angulaire désiré de direc-5 tion de la tige. Le nombre des roulettes doit être aussi grand que possible de façon à réduire les intervalles entre les points où les roulettes sont en contact avec la poulie entraînée, de façon à éviter la déviation de la tige en particulier 10 quand elle s'enfile en montant. D'autre part, il ne doit pas y . avoir trop de roulettes car, pour des raisons géométriques, le diamètre des roulettes serait trop petit ce qui entraînerait des vitesses de rotation impossibles techniquement. On a montré qu'on obtenait des résultats satisfaisants avec siz à dix roulettes 15 disposées sur un angle de déflection d1 approximativement 90°. Le diamètre des roulettes ne doit pas dépasser le cinquième environ du diamètre de la grande poulie entraînée. Une autre caractéristique de l'invention réside en ce que les roulettes sont poussées par des ressorts qui les pressent 20 contre le pourtour de la poulie entraînée. La pression des ressorts doit être réglable et de grandeur suffisante pour s'assurer que pendant le roulement de guidage, les roulettes sont en contact effectif avec la poulie entraînée et tournent avec elle, ce qui dispense de donner aux roulettes des moyens d'entraînement indi-25 viduels. D'autre part, une pression excessive des ressorts ne doit pas être exercée car cela produirait une déformation de la tige de métal chaud dont la température est généralement de 700°C à 900°C environ lorsqu'elle passe entre la poulie entraînée et les petites roulettes. 30 Dans une forme préférée de réalisa tion de l'invention, chacune des roulettes est montée sur un bras pivotant dont le point de pivotement, vu dans le sens de parcours de la tige, est en face ou dans le dos de l'axe de rotation de la roulette. Cette disposition permet à la roulette de se dépla--35 cer vers l'extérieur, sous la pression du ressort, quand l'extrémité de la tige qui arrive vient en contact avec elle, sans déformer cette tige. Les roulettes sont, de préférence, montées sur un support pivotant d'une seule pièce qui leur permet de se déplacer d'un seul groupe pour s'écarter de la poulie entraînée en 40 cas de remplacement ou de réparation. 72 15059 5- 2134600 Dans une autre réalisation de l'invention, les roulettes sont montées entre des barres latérales reliées entre elles qui forment en fait une chaîne» Cet ensemble de roulettes est monté en un point fixe du côté de la sortie et 5 se trouve maintenu sous la tension des ressorts du côté de l'entrée. Cette disposition permet, également, de s'assurer que l'extrémité d'entrée de la tige n'est pas déformée lorsqu'elle entre dans le guide, et que la distance et la pression entre les rouble tt es et la poulie entraînée peut être réglée pour s'adapter aux 10 conditions de travail. En dépit du fait que les intervalles entre les points où un nombre relativement grand de roulettes sont en contact avec la poulie entraînée, sont relativement petits, on a constaté qu'il était recommandé d'installer d'autres 15 éléments de guidage dans les espaces intermédiaires. les roulettes munies d'un revêtement de carbure cémenté, ou complètement fabriqués en carbure cémenté, ont une durée de vie exceptionnellement longue. la pression exercée sur la tige peut 20 être réglée automatiquement pour correspondre à la cadence de parcours de la tige en utilisant une autre caractéristique de l'invention selon laquelle des éléments de réglage pivotants-en position décalée sont disposés autour de la périphérie de la poulie entraînée. Ces éléments qui basculent vers l'extérieur sous 25 l'effet de la force centrifuge, forment un chemin de guidage de la tige, et leur mouvement vers l'extérieur est limité par un anneau associé à la poulie entraînée. Pour obtenir une uniformité optimale du contact par frottement, quelle que soit la taille de la 30 tige manipulée, il est recommandé de munir la poulie entraînée d'un certain nombre de tailles de passage. En prévoyant une poulie déplaçable dans le sens axial, on peut aligner le passage convenable avec la tige fournie par la machine, sans qu'un aiguillage soit nécessaire. Dans ce cas, les petites roulettes qui 35 ne changent pas de position n'ont qu'une seule gorge. Suivant une variante de l'invention, quand la poulie entraînée ne peut se déplacer axialement, on peut utiliser un aiguillage à l'entrée pour diriger la tige dans le passage correct. Daim ce dernier cas, les petites roulettes doi— 40 vent avoir un certain nombre de passages alignés avec les passa 72 15G59 2134600 ges de la poulie entraînée» L*invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins fla-na 5 lesquels s - la figure 1 est une coupe verticale de l'appareil perpendiculairement à l'axe de la poulie entraînée, - la figure 2 est une coupe suivant 10 la ligne 2-2 de la figure 1, - la figure 3 est une vue en plan d'un aiguillage, - la figure 4 est une coupe à travers une roulette du type représenté sur la figure 1, 15 — la figure 5 est une vue de côté en élévation, semblable à la figure 1, d'une variante de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5» 20 — la figure 7 est une vue de côté en élévation, à beaucoup plus grande échelle, d'une autre variante de réalisation de l'invention, - la figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7, 25 - la figure 9 représente une réali sation à plus grande échelle de l'invention, telle qu'elle est représentée d'une façon générale sur la figure 1, mais avec une poulie entraînée de disposition différente, - la figure 10 est une coupe suivant 30 la ligne 10-10 de la figure 9» la poulie 1 est entraînée par un moteur électrique, non représenté, et montée sur un élément de socle, également non représenté, fixé dans la fondation, La pou-lie entraînée a, de préférence, un diamètre de 813 ma à 914 ssu 35 Une boîte de roulettes à trois côtés, ou carter 2, pivotant sur le pivot 3, est également montée sur l'élément de socle* la boîte de roulettes sert de support permettant aux petites roulettes 7 d'être relevées de leur position de travail, pour l'utilisation et l'entretien, en utilisant par exemple un ensemble de piston 40 hydraulique et de cylindre fixé en 5 à la boîte 2. 72 15059 7.- 2134600 les roulettes 7 montées sur des pivots placés entre les oreilles d'éléments 6 en forme de U renversé, sont contenues dans la "boîte de roulettes 2. les éléments 6 pivotent sur les tiges d'articulation 8 qui traversent la boîte 5 2* les tiges sont logées devant les axes 20 des roulettes 7 en regardant dans le sens de parcours de la tige à laminer, les roulettes 7 sont, de préférence, poussées par des ressorts individuels réglables 9 placés au-dessus des axes des roulettes. Entre les roulettes individuelles 7, se trouvent des entretoises 10 fi-10 xées, de préférence, au carter 2 et qu'on peut régler dans les directions radiales et circonférentielles par des moyens mécaniques non représentés, le côté de chaque entretoise 10 faisant face à la poulie entraînée 1 possède un rayon de courbure correspondant au rayon partant du centre de la poulie entraînée 1. lu 15 côté de l'entrée, la boîte de roulettes 2 porte une embouchure d'entrée 11, dans laquelle la tige 12 se trouve guidée dans la direction indiquée par la flèche 13. Une embouchure de sortie 11a est prévue du côté de la sortie. Comme on peut mieux le voir sur les 20 figures 2 et 3, la poulie entraînée 1 possède deux voies 14 et 15 de tailles différentes. Cette poulie peut être, si on le désire, munie d'un plus grand nombre de voies. Mais on a constaté, en pratique, qu'il n'était pas nécessaire de prévoir une voie séparée pour chaque taille de tige guidée. Deux tailles de voies 25 suffisent pour s'adapter à la plupart des tailles de tiges, les roulettes 7 sont, également munies de deux voies 16 et 17 quif dans la réalisation représentée sur la figure 4, sont de la même taille, les roulettes 7 possèdent un revêtement de carbure cémenté 18 (voir figure 4), afin de réduire l'usure. Ces roulettes 30 sont montées dans des roulements à billes 19 et, en vue des vitesses de rotation élevées des roulettes 7» vitesses pouvant atteindre 8 500 tours par minute, sont, de préférence, munies de moyens de lubrification par brouillard et de refroidissement par air (non représentés) traversant l'axe 20, 35 Dans les réalisations représentées sur les figures 5 et 6, les roulettes individuelles 7 sont montées entre les plaques latérales 30 et 31, les axes des roulettes individuelles servant, également et en même temps, de tiges de liaison des plaques latérales 30 et 31• Cet ensemble de roulet-40 tes est fixé de manière à pouvoir pivoter, du côté de la sortie, 72 15059 8- 2134600 à une plaque latérale 34, au moyen d'une tige de liaison 33, et l'ensemble est également fixé, par un boulon 35 traversant une fente ménagée dans la plaque latérale 34, au dessous de la boîte de roulettes 2. la plaque latérale 34 peut être déplacée horizon-5 talement à l'aide d'écrous de réglage 36 et 37 assemblés sur une tige filetée 38 soudée à la plaque latérale 34 et s'engageant des deux côtés sur une languette 39 soudée à la boîte de roulettes. Bu côté de 1'entrée, 1'ensemble de roulettes est fixé à un levier coudé 40 qui peut tourner sur un. 10 pivot 41. Une force de tension est appliquée à l'ensemble de roulettes par l'intermédiaire d'un ressort 42 agissant sur le levier coudé 40. Le ressort 42 est réglable au moyen de l'écr.ou 43 logé sur le tendeur 44. Dans cette réalisation, les roulet-15 les 7 possèdent, également, un revêtement de carbure cémenté. A la différence de la première réalisation décrite, les roulettes 7 et la poulie entraînée 1 n'ont seulement qu'une voie. Dans la réalisation représentée sur les figures 7 et 8, les roulettes 7 sont montées de la même ma-20 nière que celle décrite sur les figures 1 et 2. Mais la différence, dans ce cas, est que les éléments de guidage 46 sont fixés aux oreilles espacées des éléments 6 par des boulons 47» et peuvent, par conséquent, se déplacer vers l'extérieur avec la roulette 7 lorsque l'extrémité d'entrée de la tige entre dans le che-25 min de guidage. Le choc sur les éléments de guidage statiques 46 se trouve ainsi évité. Les éléments de guidage 46 sont, également munis d'un chemin de guidage correspondant 48, et sont, de préférence, fabriqués en acier au carbure cémenté. Gomme on peut le voir sur la figure 8, la poulie entraînée 1 comprend un disque 30 circulaire sur lequel est soudé un bandage cylindrique8 Dans les réalisations représentées sur les figures 9 et 10, les roulettes 7 sont montées de la même façon que celle décrite sur las figures 1 et 2. La poulie entraînée 1 ' est, par conséquent, de fabrication différente. Comme cela 35 est décrit sur la figure 9» cette poulie comprend un disque annulaire 49 dont la section est en forme de L et auquel est fixé un anneau 50 par des vis 51. On obtient ainsi une gorge annulaire. Les éléments de glissement 53 sont montés de façon à pouvoir pivoter, et décentrés dans ladite gorge annulaire, par des bou-40 Ions 52. Les éléments de glissement 53 sont, de préférence, en 72 15059 9- 2134600 carbure cémenté et munis d'une voie de guidage 54. Quand la poulie entraînée 1' tourne, les éléments de glissement 53 bas cillent vers l'extérieur sous l'influence de la force centrifuge, leur mouvement est limité dans le sens radial par un collier 55 incor-5 poré dans la gorge annulaire. la distance entre les éléments de glissement individuels 53 doit être maintenue aussi petite que possible. Il s'est avéré, à l'expérience, que l'appareil décrit dans la présente invention, était capable de 10 manipuler des tiges avec une beaucoup plus grande fiabilité et à des vitesses de passage beaucoup plus élevées qu'avec les dispositifs de technique antérieure, et cela pratiquement sans risques d'ennuis. Comme les roulettes 7 sont munies d'un revêtement extérieur en carbure cémenté, elles possèdent une durée de vie excep-15 tionnellement longue, l'un des principaux avantages de l'invention vient de ce que la plupart des parties qui s'usent peuvent être réalisées complètement, ou en partie, en carbure cémenté. Dans les dispositifs antérieurs de manipulation de tiges de métal chaudes, les éléments soumis à une usure très sévère par abrasion 20 avaient une forme ou une taille qui ne permettait pas d'utiliser des carbures cémentés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'-25 autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 72 15G59 10" 2134600 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de guidage et de déviation pour laminoir à tiges, destiné à changer la direction de parcours d'une tige pliable se déplaçant rapidement, dispositif 5 caractérisé en ce qu'il comprend une poulie principale entraînée munie d'une gorge, autour de laquelle passe la tige pliable, et un certain nombre de petites roulettes pouvant tourner, et munies d'une gorge, adjacentes à la poulie principale et destinées à engager et à maintenir la tige contre la poulie principale quand la 10 direction de la tige mobile change, les petites roulettes étant placées très près les unes des autres et alignées avec la poulie principale sur le pourtour de cette poulie principale sur une distance angulaire très sensiblement égale au changement angulaire désiré de direction de la tige. 15 2.- Dispositif selon la revendica tion 1t caractérisé en ce que les petites roulettes peuvent se rapprocher et s»écarter de la poulie entraînée, en ce que des moyens élastiques pressent perpétuellement ces petites roulettes contre la poulie principale de façon à maintenir la tige entre 20 elles, et en ce qu'il n'y a pas de tige pour maintenir les petites roulettes contre la poulie entraînée afin de les faire tourner, 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre des petites roulettes 25 ne dépasse pas 1/5 du diamètre de la poulie principale. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la monture despetites roulettes comprend un support courbe, chaque petite roulette étant montée pour pouvoir tourner sur un bras qui peut pivoter sur ce support 30 courbe, et en ce que le pivot de chacun de ces bras se déplace angulairement par rapport à la poulie principale à partir de l'axe de sa petite roulette, 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens élastiques poussent cha- 35 que bras pour presser les petites roulettes contre la poulie principale. 6.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pivot de chaque bras est à une distance de l'axe de la poulie principale plus grande que la dis- 40 tance qui le sépare de sa roulette. 72 15059 »•- 2134600 7.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les petites roulettes sont montées entre des paires de plaques latérales reliées entre elles de façon à former un ensemble en forme de chaîne. 5 8.- Dispositif selon la revendica tion 7, caractérisé en ce que l'ensemble en forme de chaîne formé par les paires de plaques latérales possède un point de liaison fixe du côté de la sortie de la poulie, et en ce qu'un ressort placé à l'entrée de la poulie presse les petites roulettes contre 10 la poulie. 9.- Dispositif selon la revendication 4t caractérisé en ce que des éléments de guidage sont fixés au support et sont positionnés dans l'espace situé entre les points où. chaque petite roulette individuelle touche la poulie entraî-15 née. 10.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des éléments de guidage sont montés sur les bras entre les petites roulettes, et sont logés entre l'axe de la roulette et le pivot du bras. 20 11.- Dispositif selon la revendica tion 1 caractérisé en ce que les petites roulettes sont en carbure cémenté. 12.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige qui s'engage sur le pour-25 tour de la poulie entraînée comprend un certain nombre d'éléments de guidage successifs pivotant par rapport à la poulie, ces éléments pouvant basculer vers 1'extérieur sous l'effet de la force centrifuge lorsque la poulie tourne, et en ce que des moyens sont prévus sur cette poulie pour limiter le mouvement vers l'extérieur 30 de ces éléments de guidage. 13»- Dispositif selon la revendicai-tion 1, caractérisé en ce que la poulie entraînée et les roulettes possèdent un certain nombre de chemins de guidage, et en ce qu'un aiguillage est prévu à l'entrée de la poulie entraînée 35 pour diriger l'extrémité de la tige qui arrive dans un chemin de guidage choisi. 14.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que des éléments de guidage sont fixés aux plaques latérales entre les petites roulettes. 40 15.- Dispositif selon la revendica 72 15059 12- 2134600 tion 1 caractérisé en ce que la poulie entraînée possède un certain nombre de chemins de guidage et des moyens permettant de diriger le bout de tige qui arrive vers l'un quelconque choisi des chemins de guidage de la poulie»