Brevet FR2412359A1 — publié le 19790720

La présente invention a trait a un laminoir a pas de pelerin pour -le laminage à chaud de tubes, notamment de tubes d'acier. Actuellement les laminoirs à pas de pelerin pour le laminage a chaud sont principalement constitués d'une cage de cylindres coopérant avec un dispositif de présentation susceptible d'animer l'ébauche à laminer d'un mouvement complexe par rapport à la cage qui reste immobile et dont les cylindres sont entraînés d'un mouvement de rotation continue. Le dispositif de présentation, dans un tel laminoir pose des problèmes puisqu'il doit à la fois permettre à l'ébauche d'osciller, la faire avancer périodiquement et également la faire tourner de façon périodique. Ces difficultés croissent avec la dimension de l'ébauche à laminer mais surtout avec la cadence de laminage.On comprend donc que pour -les laminoirs de puissance importante qui travaillent dans un environnement difficile inhérent- au laminage à chaud ce dispositif a des possibilités limitées demande beaucoup d'entretien et nécessite un personnel particulièrement habile, notamment l'in- troduction initiale de l'ébauche entre les cylindres au moment oA les cannelures présentent la section de passage la plus importante. Les dispositifs de présentation connus sont en général actionnés par un vérin de façon à être entrainés d'un mouvement d'avance continu, et présentent sur le chariot entraîné par ce vérin une chambre à air faisant effet de vérin à air pour avancer brutalement l'ébauche entre deux tours de cylindres. Un amortisseur, par exemple à eau étant généralement prévu pour amortir la fin de ce mouvement brutal, ce vérin à air permettant par ailleurs le recul de l'ébauche pendant la passe de laminage proprement dite. 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. La présente invention se propose de perfectionner ces laminoirs à chaud afin de permettre d'augmenter les cadences tout en facilitant leur conduite et en réduisant les risques d'incident ou de panne. L'invention a pour objet un laminoir à chaud à pas de pèlerin comprenant une cage à cylindres non entrainée et un dispositif de présentation susceptible d'être animé d'un mouvement d'avance continu et présentant des moyens pour faire simultanément osciller l'ébauche et la faire tourner périodiquement autour de son axe, caractérisé par le fait que le dispositif de présentation comporte, montés sur un chariot susceptible d'avancer d'un mouvement uniforme, des moyens de présentation d'ébauche animés d'un mouvement d'oscillation axiale périodique et de rotation intermittente par un ensemble mécanique, de préférence à biellemanivelle. Selon un perfectionnement de l'invention les cylindres de la cage fixe de cylindres peuvent etre animés non pas d'un mouvement de rotation continu mais d'un mouvement de rotation alternatif périodique par des moyens d'entraînement commandés en synchronisme avec l'oscillation du dispositif de présentation. De façon particulièrement avantageuse l'entrainement des cylindres de laminoir peut être effectué au moyen de deux pignons disposés de part et d'autre d'une crémaillère susceptible d'un mouvement d'oscillation alternatif, elle-même entrainée par des moyens tels que par exemple un ensemble bielle-manivelle lui-même entrainé par les moyens moteurs d'entrainement. De préférence les pignons sont latéralement éloignés des cylindres et reliés à ceux-ci par des arbres à deux cardans. De façon avantageuse des moyens de réglage de l'amplitude d'oscillation peuvent être prévus, par exemple en modifiant la position radiale de l'articulation de la bielle sur la manivelle. De façon avantageuse le synchronisme entre le mouvement des cylindres et le mouvement du dispositif de présentation peut être obtenu en utilisant un arbre, par exemple cannelé, directement entraîné par la manivelle et transmettant lui-même, par lçinter- médiaire d'un mécanisme de renvoi convenable, le mouvement nécessaire au chariot qui se déplace. De façon avantageuse le chariot peut comporter un moyen de présentation d'ébauche susceptible d'osciller axialement sur le chariot et entraîné par deux bielles reliées à deux manivelles d'axes parallèles, de préférence verticaux, portées par le chariot et tournant en sens inverses, ces deux manivelles étant munies de contre-poids d'équilibrage tournant en sens inverses l'un de l'autre. Les deux manivelles peuvent avantageusement être entrainées par des couronnes calées sur les axes de manivelle et entrainées en rotation par une vis sans fin commune aux deux couronnes, disposée axialement et elle-même entrainée en rotation continue, de préférence par des renvois successifs depuis les moyens moteurs de cylindres. L'arbre qui prolonge la vis sans fin et qui reçoit son entraînement de cette façon peut avantageusement faire tourner un mécanisme du type Ferguson qui transforme le mouvement de rotation continu de l'arbre en un mouvement de rotation intérmittent communiqué par un second arbre parallèle au premier, à la tige de présentation d'ébauche avec ses moyens de fixation de mandrin. Du fait des mouvements mécaniquement synchrones des cylindres et du dispositif de présentation il peut se produire des réactions indésirées, notamment lorsque avec des cylindres identiques on lamine-des ébauches d'épaisseurs différentes. On peut alors prévoir des moyens d'amortissement permettant l'adaptation entre ces deux mouvements. De préférence dans ce but on peut rendre la cage de cylindre axialement mobile en la montant par exemple sur des glissières convenables et en reliant la cage à des points d'appui fixes par des amortisseurs amortissant la cage lorsqu'elle tend à avancer axialement de sorte qu'un faible débattement axial amorti est permis à la cage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront 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 est une vue schématique en élévation d'un laminoir selon l'invention, la figure 2 est une vue de dessus schématique de ce laminoir. Le laminoir représenté est un laminoir à pas de pélerin du type à chaud destiné au laminage d'ébauches de poids important. Cé laminoir présente une cage de cylindres fixe 1 dans laquelle sont montés d'une façon en soi connue des cylindres de laminoir 2, à savoir un cylindre supérieur et un cylindre inférieur présentant les cannelures habituelles qui vont se rétrécissant, des moyens tels que des vis 3 étant prévus pour écarter verticalement les cylindres l'un de l'autre, le cylindre supérieur vers le haut et le cylindre inférieur'vers le bas. L'entraînement des cylindres s'effectue conformément à l'invention à partir d'un ensemble moteur-réducteur 4 à l'aide d'une manivelle 5 entrainée d'un mouvement de rotation et d'une bielle 6 articulée en 7 sur la manivelle et en 8 sur un tiroir 9 susceptible de coulisser axialement dans un bati 10. Ce tiroir est solidaire à sa partie antérieure d'une crémaillère 11 qui est donc animée du même mouvement que le tiroir 9, la crémaillère 11 engrenant à sa face supérieure et à sa face inférieure avec respectivement deux pignons dentés 12 reliés chacun par un arbre 13, portant deux cardans 14, aux cylindres 2. On comprend que de ce fait les deux cylindres 2 sont animés d'un mouvement de rotation alternatif en sens opposés. Ce dispositif de présentation est susceptible de coulisser sur deux guides axiaux parallèles 13 et se compose d'un chariot comprenant une partie arrière 14, et une partie avant 15. Le chariot reçoit la poussée de la tige 16 d'un verin 17 destiné à assurer le mouvement d'avance uniforme du chariot ainsi que son retour rapide. Dans un prolongement antérieur 19 de la partie antérieure 15 peuvent coulisser axialement et tourner radialement des moyens de présentation d'ébauche 20 portés par une tige 21 guidée dans le prolongement 19. Cette tige 21 est articulée en son extrémité arrière au milieu d'un balancier 22 articulé lui-même par ses deux extrémités 23 à deux bielles 24 horizontales. Les autres extrémités de ces deux bielles sont articulées en 25 à deux manivelles 26 munies de contre-poids convenables 27 et tournant autour de deux axes verticaux parallèles 28.On comprend que de cette manière il est possible d'assurer un bon équilibrage dynamique des oscillations de l'ensemble coulissant 20, 21, 22 du fait que d'une part les deux contre-poids 27 compensent les mouvements d'oscillation ainsi décrits et que d'autre part ces deux contre-poids 27, tournant en sens inverses en sychronisme, se compensent l'un l'autre dans la direction transversale. L'entraînement en rotation uniforme des manivelles 26 autour de-leurs axes 28 est assuré par le moyen d'une vis sans fin axiale 29 convenablement tourillonnée et engrenant simultanément avec deux couronnes portées par les manivelles 26. Cette vis sans fin 29 est elle-même entraînée en rotation par un axe 30 qui la prolonge et pénètre également dans la partie arrière 14. A l'in térieur du chariot l'arbre 30 est entraîné en rotation, par un renvoi d'angle convenable 31, par un axe transversal 32 porté par le chariot et entraîné lui-même, par l'intermédiaire d'un renvoi d'angle 34, par un arbre cannelé longitudinal 35 entraîné à son extrémité en rotation par une pignonnerie 36 qui reçoit son mouvement d'un arbre 37 provenant directement du réducteur 4.Du fait que l'un des pignons du renvoi d'angle 34 est monté coulissant mais calé en rotation sur l'arbre cannelé 35 on comprend que pendant que le chariot se déplace, le mouvement de rotation est fourni aux arbres 32 et 30 par le biais de l'arbre cannelé 35 axialement fixe. A sa partie postérieure l'arbre 30 entraîne un dispositif du type Ferguson tout à fait classique qui transforme le mouvement de rotation continu de l'arbre 30 en un mouvement de rotation intermittent mais de sens constant qui est communiqué à un arbre 38 s'étendant parallèlement à l'arbre 30 et verticalement au dessous de celui-ci mais qui, contrairement à l'arbre 30 traverse complètement le chariot et se prolonge par une partie antérieure cannelée pour pénétrer de façon coulissante à l'intérieur de la tige tubulaire de présentation 21 qui est intérieurement cannelée de façon correspondante. La tige 21 est ainsi reliée de façon coulissante à l'extrémité de l'arbre 38 pour être entrainée en rotation par cet arbre tout en pouvant coulisser par rapport à lui.On comprend que de cette façon pendant que le chariot avance, un mouvement de rotation intermittent est conféré aux moyens de présentation d'ébauche 20, 21 tandis que ces moyens de présentation sont simultanément oscillés en direction axiale par le balancier 22 et les bielles 24 avec leurs manivelles 26. Grâce au synchronisme qui existe entre le mouvement de rotation des cylindres 2 et le mouvement de présentation de l'ébauche 39 sur son mandrin 40 porté par le dispositif de présentation d'ébauche, on comprend que l'ébauche 39 se trouve amenée à sa position la plus avancée au moment où les parties les plus larges des cannelures des deux cylindres 2 se font face. Du fait qu'à ce moment l'ensemble bielle 6, manivelle 5, est au point mort les cylindres 2 sont pratiquement immobiles et le dispositif de présentation dispose donc d'un temps suffisant pour bien faire avancer l'ébauche 39 jusqu'à sa position terminale. Lorsque cette opération est réalisée les cylindres 2 qui commencent à tourner pour la passe de laminage laminent l'ébauche 39 tout en la repoussant vers l'arrière.Grâce à la synchronisation l'ensemble de l'ébauche 39 et du mandrin 40 se trouve à ce moment ramené vers l'arrière par le dispositif bielle 24, manivelle 26 sans qu'il y ait d'efforts appréciables sur le dispositif présentateur. A la fin de- l'opération de laminage, au moment où les cannelures présentent en face l'une de l'autre les sections les plus rétrécies, la vitesse des cylindres, qui approche du point mort se ralentit puis s'inverse en même temps que se ralentit puis s'inverse le mouvement de recul de l'ébauche 39. Pendant le retour les cylindres 2 sont animés cette fois d'un mouvement de rotation en sens contraire tandis que l'appareil de présentation renvoie l'ébauche également en sens contraire. On peut attendre la fin de cette course retour pour avancer et faire tourner l'ébauche comme dans un laminoir à froid à pas de pélerin classique. Mais dans le cas de gros laminoirs et d'ébauches de poids et de taille importants on écarte l'un de l'autre, d'une distance au demeurant assez faible, les deux cylindres 2 en agissant sur les vis 3 pendant ce retour ce qui donne tout le temps voulu pour faire avancer et surtout tourner l'ébauche malgré l'inertie de cet ensemble. Pour éviter des réactions dues par exemple au passage d'ébauches d'épaisseurs différentes des moyens amortisseurs sont prévus pour encaisser cette réaction temporaire sans que le métal ne subisse de sollicitation trop importante. Ainsi-il serait possible au lieu de monter la cage de cylindres 1 fixe comme représentée sur le dessin, de la monter de façon à la laisser coulisser librement sur une courte distance sur des guides pa allèles à l'axe de laminage. Des amortisseurs tels que 18 disposés à la partie antérieure de la cage et prenant appui sur une structure fixe peuvent alors encaisser un effort d'avance axial qui pourrait etre conféré à la cage lors de la mise en place de l'ébauche entre les cylindres. L'invention telle que décrite dans cette forme de réalisation peut faire l'objet de nombreuses variantes. Ainsi l'oscillation de l'ébauche pourrait être provoquée par une came dessinée par exemple pour faciliter le mouvement d'avance de l'ébauche dans le cas où les cylindres tournent d'un mouvement de rotation uniforme. L'invention permet, outre les avantages déjà décrits, de ne pas soumettre les cylindres de laminage à des chocs. Les cylindres peuvent alors être montés sur roulement, ce qui permet une économie d'énergie de 25% sur la marche du laminoir. D'une façon générale le laminoir est aussi moins bruyant. :VEND:CAT IONS- 1. Laminoir à chaud à pas de pèlerin comprenant une cage non-entrarnée à cylindres et un dispositif de présentation susceptible d'être animé d'un mouvement d'avance continu et présentant des moyens pour faire simultanément osciller l'ébauche et la faire tourner périodiquement autour de son axe, caractérisé par le fait que le dispositif de présentation comporte, montés sur un chariot susceptible d'avancer d'un mouvement uniforme, des moyens de présentation d'ébauche animés d'un mouvement d'oscil lation axiale périodique et de rotation intermittente par un ensemble mécanique. 2. Laminoir selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les cylindres de la cage fixe de cylindres sont animés d'un mouvement de rotation alternatif périodique par des moyens d'en traînement commandés en synchronisme avec l'oscillation du dis - positif de présentation. 3. Laminoir selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le- àit que ledit ensemble mécanique comporte un mécanisme bielle-manivelle monte sur le chariot. 4. Laminoir selon la- revendication 2 ou l'ensemble des revendications 2 et 3 caractérsé par le fait que l'entraînement des cylindres de laminoir est effectué au moyen de deux pignons disposés de part et d'autre d'une crémaillère engrenant avec eux et susceptible d'un mouvement d'oscillation alternatif. 5. Iaminoir selon la revendication 4 caractérisé par le fait que ladite crémaillère est entraînée par un ensemble bielle manivelle entraîné par les moyens moteur d'entraînement. 6. Laminoir selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisé par le fait que les pignons sont latéralement éloi gnés des cylindres et réunis- a ceux-ci par des arbres à deux cardans. 7. Laminoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que l'entraînement du dispositif de présentation selon son mouvement d'oscillation axial et de ro tation périodique est obtenu l'aide d'un arbre cannelé direc tement entraîné par la manivelle. 8. Laminoir selon la revendication 3 ou l'ensemble de la revendication 3 avec l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé par le fait que le chariot porte deux bielles reliées à deux manivelles d'axes parallèles tournant en sens inverses et entrainant lesdits moyens de présentation d'ébauche en oscillation axiale. 9. Laminoir selon la revendication 8 caractérisé par le fait que lesdites manivelles portent des couronnes entrainées simul tanément par une vis sans fin commune disposée axialement. . 10 Laminoir selon la revendication 9 caractérisé par le fait que ladite vis sans fin est entraînée par un axe qui de son côté entraine un mécanisme du type Ferguson transformant le mouvement de rotation continu dudit axe en un mouvement de rotation intermittent communiqué par un second axe parallèle au premier à la tige de présentation d'ébauche. 11. Laminoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé par le fait que la cage de cylindres est montée glissante sur des coulisses et susceptible de s'appuyer sur l'avant par l'intermédiaire de moyens amortisseurs. 12. Laminoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé par le fait qu"il comporte des moyens pour écarter les cylindres de laminoir l'un de l'autre pendant la partie aller du mouvement d'oscillation de l'ébauche.