Brevet FR2407031A1 — publié le 19790525

La présente invention a trait à un laminoir à pas de pélerin pour le laminage à chaud de tubes, notamment de tubes d'acier. Actuellement les laminoirs à pas de pélerin pour le laminage à chaud sont principalement constitués d'une cage de cylindres coopérant avec un dispositif présentateur susceptible d'animer l1ébauche à laminer d'un mouvement complexe par rapport à la cage qui reste immobile et dont les cylindres sont entrainés en un mouvement de rotation continue. Le dispositif présentateur constitue une partie délicate du laminoir car il doit à la fois faire osciller l'ébauche, la faire avancer périodiquement et la faire tourner également de façon périodique.Si en outre on tient compte de la puissance importante de ces laminoirs et donc de l'importance du poids de l'ébauche et des réactions qui s'y exercent, de l'environnement difficile inhérent au laminage à chaud et des nécessités de pouvoir adapter les courses et les vitesses du présentateur en fonction des caractéristiques dimensionnelles et mécaniques de l'ébauche on comprend que de telles machines sont onéreuses, sujettes à des pannes, et nécessitent un personnel particulièrement habile. En outre les difficultés croissent rapidement avec la cadence et l'expérience montre qu'il n'est guère possible de dépasser 50 à 60 coups par minute avec de tels laminoirs dans les grosses dimensions. On sait par contre que les laminoirs à froid, qui sont de taille moins importante, possèdent une cage de cylindres animée d'un mouvement oscillant grâce à un entrainement par biellesmanivelles alors que le présentateur doit simplement faire avancer et tourner périodiquement l'ébauche. Cependant jusqu'à présent, malgrè les avantages procurés par cette dernière disposition, on n'a pas réalisé, dans la pratique des laminoirs à chaud à cage oscillante, ceci à cause d'une part du poids beaucoup plus important d'une telle cage et d'autre part des difficultés qui se produiraient au niveau des organes servant à guider la cage et faire tourner les cylindres en raison de l'environnement difficile, et notamment de la calamine, propre au laminage à chaud. La présente invention se propose de fournir un nouveau laminoir à chaud permettant d'augmenter considérablement les cadences par rapport aux laminoirs à chaud connus tout en étant d'un prix de revient relativement économique, d'un fonctionnement sûr et par conséquent d'une rentabilité supérieure en raison de l'augmentation des cadences permises. l'invention a trait à un laminoir à chaud du type à pas de pélerin dans lequel la cage des cylindres est animée, à la manière connue pour les laminoirs à froid, d'un mouvement oscillant par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entrainement à bielle et manivelle, ladite cage étant bien équilibrée cinématiquement de préférence par des moyens d'équilibrage tels que ceux décrits dans le brevet français 1 555 869 de la déposante. Dans un premier mode de mise en oeuvre de l'invention la rotation des cylindres est provoquée, dlune manière en soi connue dans les laminoirs à froid à l'aide de crémaillères fixes engrenant avec des pignons calés sur les arbres de cylindres. Dans ce mode de mise en oeuvre on prévoit de préférence un dispositif présentateur susceptible, outre son mouvement d'avance et de rotation, d'osciller faiblement, par exemple grâce à un amortisseur convenable placé sur le mécanisme d'avance. Ainsi pour un méme diamètre de tube fabriqué le dispositif peut supporter des modifications de l'action des cylindres sur l'ébauche par exemple en cas de laminage à des épaisseurs différentes avec une méme cannelure de cylindres et des mandrins de diamètre différent. Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention l'entraf- nement des cylindres de la cage s'effectue à distance grace à des arbres parallèles s'étendant latéralement par rapport à la cage, lesdits arbres étant munis de moyens permettant leur adaptation aux mouvements alternatifs de la cage. Selon un perfectionnement particulièrement avantageux de l'invention l'entratnement peut alors autre effectué à l'aide de deux pignons tournant en sens contraire sur des axes parallèles fixes, chaque pignon entraînant par un arbre et des joints convenables, par exemple du type joint de cardan, l'un des cylindres de la paire de cylindres du laminoir tandis que les pignons euxmimes sont entrainés par un mouvement de translation oscillante d'une crémaillère entrainée en synchronisme avec la cage, par exemple avec un déphasage de 1800 de sorte que la crémaillère avance quand la cage recule et vice-versa. I1 est ainsi possible d'éloigner de la cage les organes fragiles tels que les pignons et la crémaillère mais l'invention permet également de régler la vitesse de rotation et la course des cylindres tout en conservant le synchronisme et ceci à toutes valeurs désirées. Ainsi dans une forme de réalisation préférée le mouvement de translation de la crémaillère est effectué à partir de la manivelle grace à une bielle entrainée par un bras de manivelle, par exemple décalé de 1800 d'avec le bras de manivelle qui entraine la cage, les moyens étant prévus pour régler et faire varier à volonté la distance entre l'axe de manivelle et le pivot d'articulation de la manivelle avec la bielle de crémaillère. La longueur de la bielle peut elle-m8me être avantageusement réglable. Ainsi on peut, sans modifier le réglage du mouvement de la cage elle même, adapter l'angle de rotation des cylindres aux conditions du laminage. De la même manière on peut compenser l'usure des cannelures de cylindre. Tous ces réglages délicats peuvent être effectués à l'abri de la calamine et de l'influence thermique de l'ébauche du tube en cours de laminage. De façon avantageuse on peut également prévoir des moyensmoteurs éloignés de la cage et reliés à celle-ci par un arbre articulé par des joints convenables, pour agir sur des vis permettant de rapprocher ou d'éloigner les cylindres l'un de l'autre par exemple au moment de la fin du laminage. Selon un perfectionnement de l'invention on peut également prévoir de donner à la bielle de crémaillère, c'est-à-dire à la bielle reliant la crémaillère au bras de manivelle correspondant, une longueur particulièrement faible, par exemple seulement trois fois plus importante que la longueur du bras de manivelle correspondant, des moyens étant de préférence prévus pour faire varier cette longueur. De ce fait on obtient un mouvement d'oscillation de la crémaillère qui n'est plus sinusoidal comme il tend à l'être avec des longueurs de bielle habituelles importantes, mais qui au contraire présente des différences entre les variations de vitesse aux deux points morts du mouvement. I1 est ainsi possible, en choisissant convenablement la longueur de bielle, de compenser de façon efficace la variation de réaction du cylindre sur le tube provoquée par le fait que la cannelure de cylindre varie, ayant une dimension plus faible à une extrémité de la course qu'à l'autre pour un rayon de cylindre plus grand. La prise en charge de l'ébauche ou du tube à laminer par le mandrin peut être effectuée par des moyens mettant l'ébauche en rotation. On peut également, pour rendre le tube ou l'ébauche solidaire du mandrin, notamment pour la rotation, fretter l'extré- mité qui donnera le futur pavillon sur le mandrin. Dans le cas où on lamine, conformément à l'invention, des ébauches de dimensions importantes, les moyens usuels d'entraInement en rotation de l'ébauche peuvent devenir insuffisants lorsque les cadences sont enlevées. On peut alors avantageusement prévoir des moyens pour écarter les cylindres l'un de l'autre à la fin de la course aller où s'effectue le laminage et les maintenir écartés pendant la course retour. On peut utiliser pour cela des moyens commandés de l'extérieur, par exemple en manoeuvrant convenablement les moyen-moteurs qui agissent sur les vis rapprochant et écartant les cylindres. Cependant de préférence on prévoit, pour chaque vis, d'utiliser le mouvement de basculement des bielles d'entratnement de la cage au niveau de leurs articulations sur celle-ci pour manoeuvrer les vis. On peut avantageusement entraîner par ce basculement des biellettes animant d'un mouvement alternatif de rotation les vis ou les écrous de réglage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une vue schématique en élévation d'un laminoir selon l'invention, La figure 2 représente une vue de profil de ce laminoir, La figure 3 représente une vue schématique en perspective d'un laminoir selon le deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, La figure 4 représente une vue schématique en élévation d'un laminoir selon un tel mode de mise en oeuvre, La figure 5 représente une vue schématique de derrière de ce laminoir, La figure 6 représente une vue schématique en perspective d'un mécanisme élévateur de cylindres. En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2 on voit que le laminoir à chaud selon l'invention comporte une cage 1 susceptible d'osciller horizontalement et portant deux cylindres 2. La cage 1 est montée sur des glissières 3 et des crémaillères fixes 4 sont prévues pour coopérer avec les pignons dentés 5 calés sur les arbres des cylindres 2. Comme on peut le voir la cage est construite de façon telle que le cylindre supérieur 2, avec son pignon 5 se trouve monté dans une partie 6 susceptible d'être translatée dans son ensemble latéralement de façon à être remplacée ce qui permet un changement aisé du cylindre supérieur 2. De même le cylindre inférieur 2 est également porté par un support similaire coulissant à la façon d'un tiroir dans une direction latérale. L'entratnement oscillant de cette cage s'effectue par un mécanisme d'entrainement analogue à celui décrit dans le brevet français 1 555 869 et comprenant, outre deux manivelles 3 qui tournent en sens contraire en engrenant, deux contrepoids 7 tournant en sens contraire et deux bielles 8, l'une supérieure, l'autre inférieure articulées aux deux extrémités d'un double bras oscillant 9 dont la partie centrale est articulée sur la cage 2. Un tel entrainement permet un équilibrage extrêmement poussé et autorise de grandes cadences d'oscillation de la cage. L'ébauche 10 destinée à être laminée est montée de façon classique sur un mandrin ou barre et est poussée et mise périodiquement en rotation par un chariot coulissant 11 poussé par un vérin convenable 12. A l'intérieur du chariot 11 se trouve disposE un mécanisme 13 transformant un mouvement de rotation continu provenant d'un arbre convenable en un mouvement de rotation intermittent. L'extrémité arrière de l'ébauche 10 s'appuie sur la butée 14 portée par le chariot 11. Conformément à l'invention on prévoit dans ce mode de mise en oeuvre d'autoriser un certain débattement axial de l'ébauche 10 pour s'adapter aux conditions du laminage. Ce débattement est autorisé par le fait que la barre 15 portée par le chariot 13 et portant la butée 14 est non pas axialement fixe mais axialement coulissante à travers le chariot 11 pour se terminer à son extrémité arrière par un piston 16 susceptible de coulisser dans un cylindre d'huile à double effet 17. Des ressorts antagonistes peuvent avantageusement être prévus dans cette chambre. Ce dispositif 17 constitue ainsi un amortisseur susceptible de permettre des débattements axiaux tout en transmettant, dans l'ensemble la poussée du chariot 11 a la butée 14.Naturellement la barre 15 qui est entraînée en rotation intermittente peut coulisser à travers le mécanisme 13 grace à des cannelures convenables. On se réfère à la figure 3 qui décrit de façon extremement schématique un laminoir selon un second mode de mise en oeuvre de l'invention qui, dans une forme d'exécution est représenté sur les figures 4 et 5. Le laminoir à chaud représenté comporte une cage 1 avec deux cylindres 2. Cette cage 1 est montée de façon à pouvoir se translater et osciller sur des glissières convenables (non représentées) dans le sens des fleches F. L'entrainement oscillant de cette cage s'effectue par l'intermédiaire d'un système comprenant une manivelle 3, un bras de manivelle, un pivot d'articulation, une bielle d'entrainement et un pivot d'articulation de la bielle sur la cage. Bien entendu différentes variantes de cet entrarnement avec des moyens d'équilibration convenables de la cage peuvent etre utilisées. La manivelle 3 est entranée d'une façon en soi connue par un moteur et par l'intermédiaire d'un réducteur. Les cylindres 2, d'une façon en soi connue, sont montés sur des blocs porte-palier 18 susceptibles autre écartés verticalement l'un de l'autre grâce à des vis verticales 19. Pour entraîner les cylindres 2 en rotation oscillante on utilise conformément à l'invention un dispositif qui comporte un bras de manivelle 20 opposé à l'autre bras de manivelle 4 et portant à une distance radiale réglable, une bielle articulée 21 de longueur réglable, composée par exemple d'une partie 22 taraudée et d'une partie filetée 23 dont l'extrémité est pivotée en 24 sur un prolongement 25 d'une crémaillère 26 guidée en translation alternative. Le pivot 24 peut êcre fixé en différents points du prolongement 25 de sorte que l'on peut régler à volonté d'une part le bras de levier de manivelle et d'autre part la longueur de la bielle 21 ce qui fait, pour une vitesse angulaire donnée, varier de façon correspondante l'amplitude du mouvement d'oscillation parallèle aux flèches F de la crémaillère 26. La crémaillère entrain deux pignons de sens opposés 27 qui par l'intermédiaire de joint de cardan 28 entraient deux arbres moteur 29 reliés par deux joints de cardan 30 aux cylindres 2. Pour l'entrainement des axes 29 on peut prévoir un arbre 31 relié entre deux joints de cardan analogues aux joints 28 et 30, par un mécanisme d'entratnement 32. Les arbres 29 et 31 peuvent être de longueur variable. De façon avantageuse les arbres 29 et 31 peuvent avoir une longueur variable en étant par exemple conçus de façon télescopique. L'entratnement de l'ébauche s'effectue cette fois-ci grace à un chariot 33 qui ne possède pas de moyens d'amortissement et qui, d'une façon en soi classique, transmet un mouvement de poussée intermittente et de rotation intermittente à l'ébauche. En se référant à la figure 5 on voit qu'il est également possible d'entraîner la bielle 21 non pas par une manivelle d'entrainement de la cage mais par un dispositif d'entrainement quelconque, synchronisé avec le mouvement de la cage. Dans le cas où l'on désire à la fin du mouvement de laminage des cylindres, provoquer un écartement des cylindres l'un de l'autre pour faciliter le retour en position initiale lors du mouvement de retour de la cage on peut avantageusement prévoir sur l'extrémité de la bielle d'entrainement supérieure 8 au niveau de son articulation avec le balancier 9, un prolongement 33 s'étendant en gros vers le haut. Sur ce prolongement 33 sont articulées deux biellettes 34 dont une seule est représentée. La biellette 34 est de longueur variable et présente d'une part une tige 35 articulée sur le prolongement 33, ladite tige se prolongeant par une tête en forme de piston 36, et un cylindre 37 dans lequel peut coulisser la tige avec sa tete 36, ledit cylindre se prolongeant par une tige 38.Entre le fond du cylindre et le piston 36 se trouve disposé un ressort précontraint 39. La tige 38 est articulée par son extrémité sur un bras s'étendant horizontalement d'un écrou 40 entourant une vis 19. Le fonctionnement est le suivant Lors du mouvement aller de la-cage, dans la direction qui correspond à la phase de laminage effective de l'ébauche par les cylindres, la bielle 8 est inclinée par rapport à l'horizontale et ceci provoque un basculement correspondant de son prolongement 33 qui tend à se rapprocher de la cage. La tige 35 se trouve ainsi rapprochée de la cage en direction de la vis 19. Ce faisant la tige 35 par sa tête 36 transmet sa poussée au ressort précontraint qui ne se déforme pas et celui-ci transfère la poussée à la tige 38 ce qui fait pivoter l'écrou 40 dans le sens anti horaire (vu de dessus). L'écrou 40 par son mouvement de rotation provoque en conséquence un mouvement axial de la vis qui tend à rapprocher les deux cylindres de laminage l'un de l'autre. Cependant le mouvement de pivotement anti-horaire de l'écrou 40 est limité lorsque son bras vient au contact d'une butée fixe 41 solidaire du chariot de sorte que l'écrou se trouve alors immobilisé. Pendant ce temps le mouvement de basculement de la bielle 8 et de son prolongement 33 se poursuit mais ceci a pour seul effet de provoquer la compression du ressort 39 par la tête 36 sans modification de la position angulaire de l'écrou 40 bloqué par sa butée 41. Cette position angulaire reste maintenue constante pendant toute la partie du mouvement pendant laquelle la bielle 8 continue à basculer, arrive au point mort puis se remet à basculer en sens contraire, jusqu'au moment, correspondant au début de la course de retour, où la tête 36 est revenue à sa position initiale. A partir de ce moment la tête 36 qui se déplace maintenant en s'éloignant de la cage et de la vis entraine avec elle la chambre 37 dans un mouvement l'éloignant de la cage, ce qui provoque la rotation de l'écrou 40 dans le sens horaire. Cette rotation provoque alors la remontée axiale de la vis 19 et les deux cylindres de laminage s'écartent l'un de l'autre. On comprend qu'en choisissant convenablement la position de la butée 41, la longueur et le dimensionnement de la biellette complexe 34 il est possible de faire varier les distances de courses pendant lesquelles les cylindres sont au contact de l'ébauche en cours de laminage et celles où ils sont écartés l'un de l'autre laissant l'ebau- che libre. Bien entendu dans une variante de l'invention il serait également possible d'obtenir un effet de ce genre à condition d'actionner convenablement le moteur 32 dans une réalisation selon la figure 3 en fonction du déplacement de la cage. On conçoit qu'avec le dispositif décrit il soit possible d'effectuer le laminage à chaud de tubes avec une cadence accrue. En effet la cinématique du mouvement de la cage est simple et peut être équilibrée par des moyens d'équilibrage connus avec un degré d'exactitude important. Malgré le poids très important qui peut être donné à la cage celle-ci peut donc être animée d'un mouvement d'oscillation à fréquence importante, par exemple 100 coups à la minute. Le mécanisme présentateur peut lui-même être conçu de façon extremement simple, similaire au mécanisme présentateur de type classique utilisé dans les laminoirs à froid. Enfin l'entrainement des cylindres peut être effectué avec une très importante latitude de règlage du fait qu'il est possible, tout en gardant un synchronisme parfait avec l'oscillation de la cage, de modifier à volonté l'amplitude du mouvement de rotation intermittant des cylindres par modification de la longueur de bras de levier 10 alors qu'en modifiant la longueur de la bielle 11 on peut provoquer des différences d'allures aux alentours des deux points morts de façon à compenser judicieusement les différences de réactions qui se produisent au niveau des cylindres sur l'ébauche en raison de la variation de section et de forme de la cannelure au cours de la rotation. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. REVEND ICAT IONS 1. Laminoir à chaud du type à pas de pélerin caractérisé par le fait qu'il comporte une cage oscillante grâce à un ensemble à bielles-manivelles, des moyens d'équilibrage poussés dudit entrainement et des moyens pour l'entraînement des cylindres. 2. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte pour l'entraînement de la cage, deux manivelles situées l'une au-dessus de l'autre et tournant en sens opposé et munies de contrepoids, lesdites manivelles entraînant chacune une bielle, à savoir une bielle supérieure et une bielle inférieure reliées à la cage. 3. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens pour l'entraînement des cylindres comportent des crémaillères fixes coopérant avec des pignons solidaires des cylindres. 4. Laminoir selon la revendication 3, caractérisé par le fait que pour l'entraînement de l'ébauche il comporte un dispositif de poussée muni de moyens permettant un débattement axial en cours de laminage. 5. Laminoir selon l'une quelconque des revendicatons 1 et 2 caractérisé par le fait que pour l'entraînement des cylindres il comporte une crémaillère oscillante entraînée en synchronisme avec la manivelle à l'aide d'une bielle, ladite crémaillère entraînant deux pignons qui, par l'intermédiaire de deux arbres et de joints convenables assurent la rotation des cylindres. 6. Laminoir selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le bras de levier de manivelle entraînant la bielle de crémail1ère est réglable. 7. Laminoir selon l'une quelconque des revendications 5 et 6 caractérisé par le fait que la longueur de bielle de crémaillère est réglable. 8. Laminoir selon l'une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé par le fait que la longueur de la bielle de crémaillère est courte par rapport au bras de manivelle. 9. Laminoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait qu'il comporte, pour écarter les cylindres, un mécanisme muni d'un arbre situé entre la cage de laminoir et un dispositif d'entraînement éloigné du laminoir et relié à ladite cage et audit dispositif par des joints convenables. 10. Laminoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour écarter l'un de l'autre les cylindres de laminage pendant la course de retour de la cage. 11. Laminoir selon la revendication 10 caractérisé par le fait que lesdits moyens comportent un prolongement d'une bielle d'entraînement de la cage, ledit prolongement étant relié à un écrou susceptible de faire tourner la vis par des moyens permettant la transformation du mouvement de basculement dudit prolongement en un mouvement de rotation dudit écrou. 12. Laminoir selon la revendication 10 caractérisé par le fait que pour transformer le mouvement il présente des bielles de longueur variable disposées entre ledit prolongement de la bielle d'entraînement et ledit écrou, et une butée limitant le mouvement de l'écrou pendant l'avance de ladite bielle.