Brevet FR2474906A1 — publié le 19810807

La présente invention qui concerne les cylindres des cages notamment refouleuses d'un laminoir universel à poutrelles, rails ou autres profils similaires, est relative à un procédé de logement, sur un seul jeu de cylindres, d'une pluralité de cannelures différentes. L'invention concerne également les cages et les laminoirs de mise en oeuvre. Dans les laminoirs universels connus, pour la mise en oeuvre du procédé connu de laminage universel des poutrelles, tel que révélé entre autres par le brevet américain 1.812.246, laminoirs qui peuvent comprendre plusieurs cages universelles ainsi que plusieurs cages refouleuses, les cylindres des cages refouleuses ne com- portent qu'une seule cannelure pour un profil unique. Lorsque les cages refouleuses sont réversibles, l'écarte- ment des cylindres peut 9tre ajusté en fonction de la hauteur d'aile recherchée, ce qui permet de prévoir un certain nombre de passes refouleuses, mais uniquement pour un seul profil. Sur une cage refouleuse non réversible, l'écartement des cylindres reste fixe et la cannelure unique ne permet qu'une seule passe, toujours uniquement pour un seul profil. Cet état de l'art impose, à chaque changement du profil laminé, de remplacer les cylindres refouleurs du profil laminé auparavant par des cylindres refouleurs spécifiques du profil qui sera laminé ensuite. En outre, comme un jeu de cylindres refouleurs ne peut servir, à un instant donné, qu'à laminer un profil u- nique, il est indispensable de disposer malgré tout d'un stock important de jeux de cylindres refouleurs pour pouvoir laminer toute la gamme des profils d'un laminoir, même si certaines méthodes bien connues de réemploi des cylindres pour des profils proches permettent dans une certaine mesure de réduire le nombre de cylindres. Bien que la seule fonction essentielle des cylindres refouleurs soit de refouler des parties très limitées d'un profil (des extrémités des ailes d'une poutrelle -2- par exemple) et que, par conséquent, seule une partie très limitée des cylindres soit active, il est indispen- sable d'acheter au prix fort pour ne pouvoir revendre ensuite qu'au prix de la ferraille une quantité importante de métal qui ne participe pas réellement à l'action de refoulement sur le profil. Cette quantité inactive de métal est constituée essentiellement par ce que l'on appelle l'arbre des cylindres. Bien que la technique du frettage permette de réduire le ferraillage des arbres des cylindres, par plusieurs réutilisations consécutives de ceux-ci, il n'empêche qu'un cylindre même fretté reste spécifique à un profil à un instant donné. L'invention a pour but de supprimer ces inconvé- nients, par une optimisation de l'utilisation de la lon- gueur de table maximale possible pour les cylindres re- fouleurs d'une cage refouleuse donnée (ou spécialement conçue ou transformée à cet effet), en améliorant la rentabilité d'un laminoir universel à profilés essentiel- lement par - une diminution du tonnage de cylindres refou- leurs achetés et ferraillés, - une diminution du nombre de jeux de cylindres refouleurs nécessaires pour réaliser le programme de fabrication du laminoir, - une réduction de la fréquence des opérations de remplacement des cylindres refouleurs à l'occasion des changements des profils laminés, cette réduction entraînant bien sur des économies de main-d'oeuvre, de montage et de manutentions, et, - dans certains cas, un accroissement de la ca- pacité de production d'un laminoir, due à la diminution de ses temps d'arrêts, - une diminution des frais de manutention des cylindres refouleurs entre les aires de stockage, le laminoir et l'atelier de tournage des cylindres, de même que les surfaces nécessaires au stockage, et -3- - une diminution des frais entraînés par le mon- tage et démontage des cylindres sur les tours à l'atelier de tournage. Ces avantages sont obtenus sans investissement supplémentaire et sans changement du mode opératoire des cages notamment refouleuses et des laminoirs, à moins que ceux-ci ne soient spécialement conçus ou adaptés pour tirer le parti maximum de l'invention. Dans ce der- nier cas, l'investissement supplémentaire ne peut d'ail- leurs être que mineur. Ce but est atteint par l'objet de l'invention qui comprend: a) - un procédé de logement sur les cylindres d'une cage de laminoir de cannelures notamment refouleuses pour profilés à hauteurs différentes par emboîtage sur le même jeu de cylindres d'une pluralité de cannelures pour profilés à hauteursd'âme différentes,de telle manière que la totalité de la partie de cannelure servant d'envelop- pe à l'âme la plus courte soit commune à toutes les cannelures emboîtées. Ce procédé convient particulièrement bien pour des profilés tels que des poutrelles, rails, fers U, carrés, losanges, ronds, selles, éclisses ou autres profilés similaires. L'emboîtage des cannelures peut être réalisé de telle sorte que les plans verticaux de symétrie des - cannelures soient tous confondus en un plan commun, qui est avantageusement le plan médian transversal des cy- lindres, ou bien encore de telle sorte qu'au moins un des plans verticaux de symétrie des cannelures soit confon- du avec le plan médian transversal des cylindres. On pourra loger sur le même jeu de cylindres différents g r o u p e s de cannelures embottées, ces groupes étant eux-mêmescomplètement séparés, ou emboîtés, ou bien encore imbriqués, et susceptibles de comporter chacun au moins une cannelure refouleuse semblable. -4- b)-l'emploi d'un jeu de cylindres portant des cannelures emboîtées selon le procédé de l'invention c)-l'emploi d'une cage servant notamment de cage refouleuse et comportant dès cylindres à cannelures emboîtées de l'invention, cette cage pouvant être à levée et serrage, réversible ou non.; - d)-l'emploi d'un laminoir comportant au moins une cage refouleuse à cannelures emboîtées de l'invention, ces laminoirs pouvant être conventionnels ou universels. L'objet de la présente invention sera mieux compris à l'aide de la description suivante, d'une part, de l'état de la technique, et, d'autre part, de plu- sieurs modes de réalisation conformes à l'invention, le tout étant illustré des dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 représentent schématique- ment les différentes phases de l'art antérieur du lami- nage universel des poutrelles - la figure 3 représente en coupe les cannelures refouleuses emboîtées selon l'invention de deux profils différents, mais de même configuration, - la figure 4 représente en coupe les cannelures refouleuses emboîtées selon l'invention de deux profils de configuration différente; - la figure 5 représente en coupe les cannelures refouleuses emboîtées selon l'invention de plusieurs profils de même configuration, l'emboîtement étant dans ce cas à gradins; - la figure 6 représente en coupe les cannelures refouleuses emboîtées selon l'invention d'une pluralité de profils de configuration différente, avec une combi- naison de deux variantes d'emboîtement - la figure 7 représente en coupe des cannelures refouleuses emboîtées selon l'invention d'une pluralité de profils différents, certains d'entre eux ayant des hauteurs d'âme différentes, mais des hauteurs d'aile iden- tiques; - la figure 8 représente en coupe des canne- lures refouleuses emboîtées selon l'invention d'une plu- ralité de profils différents, réparties en un groupe sé- paré de cannelures emboîtées et deux groupes emboîtés de cannelures emboîtées; et - la figure 9 représente en coupe des cannelures refouleuses emboîtées selon l'invention d'une pluralité de profils différents, réparties en deux groupes em- bo tés de cannelures emboîtées. Dans l'état antérieur de la technique du lami- nage universel des poutrelles comme représenté en figure 1, un bloom 1 est transformé (par un laminoir non repré- senté) en une ébauche 2. Cette ébauche 2 est ensuite laminée par passages successifs dans une ou plusieurs cages universelles (première phase A) comprenant deux cylindres horizontaux 3 et 4 et deux galets verticaux et 6, et dans une ou plusieurs cages refouleuses (deuxième phase B) comprenant deux cylindres horizontaux 7 et 8 pour être enfin terminée dans une cage univer- selle finisseuse non représentée. Au cours des passes de la phase A, les cylin- dres horizontaux 3 et 4 exercent une pression directe sur l'âme 9 et les faces intérieures, des ailes 10 et 11, alors que les galets verticaux 5 et 6 exercent des pressions directes sur les faces extérieures des ailes et 11. Au cours des passes de la deuxième phase B, dite de refoulement, les cylindres horizontaux 7 et 8 n'exercent pas de pression directe sur les faces inté- rieures et extérieures des ailes 10 et 11, ni sur l'âme 9 du profilé, mais au contraire (respectivement) sur les extrémités lOA, lOB et llA, llB des ailes 10 et 11. Sur un train réversible, à chaque passage du profil dans la cage refouleuse, l'écartement des cylin- dres est ajusté entre chaque passe. Sur un train con- tinu, l'écartement des cylindres est ajusté au montage et reste fixe. 6- Le rôle principal de la cage refouleuse est de fixer la hauteur d'aile, puis de border correctement les extrémités lOA, lOB et llA, llB des ailes 10 et 11, par refoulement, pour obtenir des demi-ailes égales et sy- métriques par rapport à l'âme 9 de la poutrelle. Les cylindres ne touchent pas la partie intérieure des pou- trelles ni les faces extérieures des ailes, mais unique- ment les extrémités des ailes. L'invention consiste à rendre communes, pour une pluralité de cannelures notamment refouleuses diffé- rentes, les parties de cylindres enveloppant les âmes 9 des profilés, par emboîtement d'une pluralité de canne- lures, l'emboîtement étant de préférence fait de telle sorte que les plans médians de symétrie longitudinale des âmes de toutes les cannelures différentes emboîtées soient confondus. La figure 2 est une coupe partielle dans un plan radial passant par les axes des cylindres, de. deux cylindres refouleurs de l'état de l'art. Les deux cy- lindres 7 et 8 tournent autour de leurs axes horizontaux respectifs 12 et 13. L'écartement E entre ces deux cy- lindres est réglable. Ces cylindres sont montés sur une cage non représentée ici. L désigne ici comme sur les autres figures la longueur de table utilisée des cylin- dres refouleurs. Il est représenté sur la même figure 2 un profilé P qui est ici une poutrelle de hauteur d'âme a au moment de la passe considérée et de hauteur d'aile h, également au moment de la passe considérée. Dans tout ce qui suit, chaque fois qu'on utilisera les termes de hauteur d'âme et de hauteur d'aile, il s'agira toujours de hauteurs au moment de la passe considérée, ces hau- teurs pouvant varier entre les passes dans une même cannelure. Le plan vertical de symétrie longitudinale de la poutrelle et le plan vertical de symétrie de la canne- lure sont confondus et représentés par leur trace 14. -7- Les parties 15 et 16 de la cannelure qui se trouvent respectivement sur les cylindres 7 et 8 n'ont qu'un r8le de guidage. Les parties de cannelures 17, 18, 19 et 20 exercent seules une action de laminage respectivement sur les extrémités 10A, lOB, liA, 1lB des ailes 10 et 11. La figure 3 représente un premier mode de loge- ment selon l'invention d'une pluralité de cannelures refou- leuses différentes sur les cylindres d'une cage duo refou- leuse. Il va sans dire que l'invention n'est pas limitée aux seules cages duo. Elle peut tout aussi bien être appliquée sur une cage trio ou autre. Pour plus de clarté, il n'a été représenté que les cannelures pour deux poutrelles 21 et 22 de hauteurs d'âme a et a1 très différentes, et de hauteursd'aile ho et h1 qui peuvent être différentes (comme sur la figure 3) ou égales. Les plans verticaux de symétrie des deux cannelures sont confondus et désignés par leur trace 14. Sur les cylindres 7' et 8', les fonds 23, 24, 25 et 26 d'une des cannelures, destinés à refouler les extrémités des ailes de la poutrelle P sont séparés par des cordons 30, 31, 32 et 33 des fonds 27, 28, 29 et de l'autre cannelure, ces derniers fonds étant des- tinés au refoulement des extrémités des ailes de la poutrelle P1. Selon les règles de l'art, ces cordons doivent 9tre d'épaisseur suffisante pour qu'ils ne cassent pas, bien qu'ils n'exercent pas de pression et servent tout au plus au guidage des profilés. Il est clair qu'on peut loger les cannelures refouleuses de plus de deux profils différents sur un même jeu de cylindres, à condition de choisir judicieusement les profils et de prévoir pour ces cylindres la longueur de table maximale, permise par la cage refouleuse sur laquelle ils sont montés. -8- Les parties de cannelures qui enveloppent les âmes des poutrelles PO et P1 n'exercent pas d'action de laminage. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, ce sont les parties de cannelures qui enve- loppent le profilé de hauteur d'âme la plus courte qui sont communes à toutes les cannelures emboîtées. Ces parties communes de cannelures sont désignées par PC et marquées en traits plus gros sur les seules figures 3 et 4 pour ne pas compliquer la compréhension des autres figures. Les profils peuvent être de même- configuration mais de taille différente, comme sur la figure 3, ou de configuration différente, comme sur la figure 4 qui représente des cylindres 35 et 36 sur lesquels sont logés une cannelure de poutrelle P de hauteur d'âme a p et une cannelure différente d'un rail R de hauteur d'âme aR selon la définition précédemment donnée. Les plans verticaux de symétrie des deux cannelures diffé- rentes sont dans ce cas également confondus et repré- sentés par leur trace 14, encore que l'on puisse con- cevoir sans peine qu'ils puissent ne pas être confondus. Lorsque les hauteurs d'âme de plusieurs profils différents sont telles que le logement de leurs cannelures sur un même jeu de cylindres ne permet pas de prévoir des épaisseurs de cordons suffisantes on peut, selon une variante de l'invention, supprimer un ou plusieurs de ces cordons, et obtenir une disposition en gradin des fonds de cannelures, c'est-à-dire une autre forme d'emboîtage des cannelures selon l'invention, comme le montre la figure 5. Elle représente les canne- lures emboîtées de trois poutrelles P., P P2 respec- tivement de hauteurs d'âme a, ait a2 et de hauteurs d'ailes h., hi, h2 différentes. Les plans verticaux de symétrie des cannelures refouleuses emboîtées sont dans ce cas de préférence confondus. La disposition repré- sentée par cette figure 5 est caractérisée par un em- 9- boitage en gradins des cannelures refouleuses de l'in- vention. Toute combinaison des cas précédents peut être réalisée sans sortir du cadre de l'invention comme, par exemple, celle représentée par la figure 6 o des cy- lindres refouleurs 39 et 40 portent une combinaison de cannelures refouleuses emboîtées à gradins de deux pou- trelles P et P1 et d'une cannelure refouleuse emboîtée d'un rail R. Etant donné que l'un des buts de l'invention est de permettre sa mise en oeuvre sans investissement sup- plémentaire ou sans modification sensible du mode opéra- toire du laminoir sur lequel elle est mise en oeuvre, les réalisations préférentielles de l'invention sont décrites pour des cas o les plans verticaux de symétrie longitudinale de toutesles cannelures refouleuses dis- tinctes emboîtées sont confondus. Ce plan de symétrie longitudinale unique de toutes les cannelures emboîtées est confondu avec le plaa vertical de laminage lorsque les cages sont alignées les unes derrière les autres. La variante précédemment décrite, telle qu'il- lustrée par la figure 6 se plaçait dans l'hypothèse du logement de profilés, en l'occurence de poutrelles P., P1 et P2 de Longueurs d'âme différentes a0, a1, a2 et des hauteurs d'ailes différentes ho> hi, h2* Les différences de longueur très faibles qui existent dans le cas envisagé entre les âmes de deux poutrelles voi- sines, en partant de l'âme la plus courte rendent souhai- tablesun emboîtage en gradinsdes cannelures, comme re- présenté par la figure 5. On pourrait envisager, sans sortir du cadre de l'invention, de combiner, comme représenté en figure 7, l'imbrication des cannelures selon une autre invention de la Demanderesse l'emboîtage en gradins et l'emboî- tage à cordons décritsprécédemment et illustréSpar les figures 3, 4 et 6. Les combinaisons possibles seront limitées à un seul cas pour ne pas en compliquer la com- préhension et la description. Envisageons l'emboîtage des O' 1p P2' P3, P4S P5, ayant respectivement les longueurs d'âme différentes croissantes a0, a1, a2, a3, a4, a5, mais des hauteurs d'ailes semblables deux par deux. Supposons que les poutrelles P et P3 ont une même hauteur d'ailes h, les poutrelles P1 et P4 la même hau- teur d'ailes h, les poutrelles P2 et P5 la même hau- teur d'aile h Supposons par ailleurs que la longueur d'âme a3 de la poutrelle P3 soit suffisamment plus longue que la longueur d'âme a2 de la poutrelle P2, pour per- mettre de prévoir un cordon de séparation 41 entre le premier groupe de cannelures emboîtées en gradins et le second groupe de gradins pour le refoulement des bords d'ailes 423, 424 et 425 des poutrelles P3, P4 et P5. Dans ce cas, la combinaison pourrait être celle illustrée par la figure 7, o des cylindres 42 et 43 portent un premier groupe de cannelures emboîtées en gradins comme décrit précédemment et comme illustré par la figure 5, pour le refoulement des poutrelles P., P1 et P2. Les cylindres 42 et 43 portent également un troi- sième système ou groupe de gradins désigné par G, sépa- ré des systèmes de gradins G2 et GI par un cordon 41. Le système de gradins G3e combiné au système G1, permet de refouler les ailes des poutrelles P3, P4 et P5. On remarquera que le principe essentiel de l'invention est là aussi respecté, à savoir que la partie de can- nelure qui sert d'enveloppe à l'âme la plus courte est commune à toutes les cannelures emboîtées. On remarque- ra par exemple que les cannelures des poutrelles P2 et P3 sont imbriquées selon une autre invention de la Demanderesse. Dans une autre variante de la présente inven- tion, combinée à une autre invention de la Demanderesse, comme représenté en figure 8, on peut avoir sur la table L des cylindres 44 et 45 de la figure 8, des des poutrelles PoY Pi, P2, P3, P4i 5 comme pour la figure 7, et des poutrelles P6' P7 et P8 emboîtées en gradins comme sur la figure 5. On a désigné sur la figure 8 par G1, G2, G3, G4 et G5 des groupes de gradins, que l'on peut associer pour obtenir des hauteurs d'âme souhaitées, en faisant ou non varier l'entre axe E des cylindres pour obtenir les hauteurs d'ailes correspondan- tes. Dans une autre variante de la présente invention, combinée à une autre invention de la Demanderesse, comme représenté en figure 9, on peut avoir sur la longueur de la table L des cylindres 46 et 47 un choix plus varié de cannelures de poutrelles de hauteurs d'âme et de hauteurs d'aile différentes ou semblables. On a désigné par G6, G7, G8 et G9 des groupes de gradins que l'on peut associer pour obtenir des hauteurs d,'âme souhaitées, e n faisant varier ou non l'entre axe E des cylindres pour obtenir les hauteurs d'ailes correspondantes. Si l'on combine les gradins G6 et G9, d'une part, et les gradins G7 et G8, d'autre part, on obtient deux groupes emboîtés de cannelures emboîtées. Si l'on combine les gradins G6 et G8 d'une part et les gradins G7 et G9, d'autre part, on obtient deux groupes imbriqués de can- nelures emboîtées. Dans une autre variante de l'invention telle que représenté en pointillé sur la partie droite de la figure 8, on peut utiliser la portion de la partie commune des cannelures d e s poutrelles. P0, p1, P2 X portion qui sert d'enveloppe à l'âme, pour y loger une ou plusieurs cannelures roulantes pour profilés tels que des carrés (référence 48), losanges, ronds selles, éclisses, etc. Comme il a été dit, l'invention concerne éga- lement un laminoir universel dont au moins une cage refouleuse, est dotée de cylindres portant des canne- -lures refouleuses distinctes emboîtées selon l'inven- tion. Les modes de réalisation précédemment décrits ont été donnés à titre d'exemple indicatif, nullement limitatif et l'on peut imaginer les logements côte-à côte d'une pluralité de groupes séparés de cannelures refouleuses emboîtées, dans les cas o les longueurs de table des cylindres refouleurs le permettent. - 13 - REVENDICATIONS 1. Procédé de logement, sur les cylindres d'une cage de laminoir, de cannelures notamment refouleuses pour profilés à hauteurs différentes, tels que des pou- trelles, rails, fers U,carrés, losanges, ronds, selles éclisses ou autres profilés similaires, caractérisé en ce que l'on embotte une pluralité de cannelures pour profilés à hauteurs d'âme différentes sur le même jeu de cylindres de telle manière que la totalité de la par- tie de cannelure servant d'enveloppe à l'âme la plus courte soit commune à toutes les cannelures emboîtées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on loge les cannelures emboîtées de telle sorte que leurs plans verticaux de symétrie soient tous confondus en un plan commun vertical de symétrie. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on loge les cannelures em- boîtées de manière que le plan commun vertical de. sy- métrie soit confondu avec le plan médian transversal des cylindres. 4. Procédé selon l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce que l'on loge les cannelures embo - tées de manièr^c que le plan vertical de symétrie d'au moins une cannelure emboîtée soit confondu avec le plan médian transversal des cylindres. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on loge au moins deux groupes séparés de cannelures emboîtées sur le même jeu de cy- lindres. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on loge au moins une can- nelure semblable dans chacun des groupes séparés de cannelures emboîtées. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on emboîte au moins deux grou- pes de cannelures egbottées. - 14 - 8. Procédé selon l'une des revendications I à 7, caractérisé en ce que l'om imbrique au moins deux groupes de cannelures emboîtées. 9. Jeu de cylindres pour cage de laminoir, por- tant des cannelures notamment refouleuses pour profi- lés à hauteurs différentes tels que des poutrelles, rails, fers U, carrés, losanges, ronds, selles, éclis- ses ou autres profilés similaires, caractérisé en ce qu'ils comportent une pluralité de cannelures pour profilés à hauteurs d'âme différentes, embottées de telle manière que la totalité de la partie de cannelu- re servant d'enveloppe à l'âme la plus courte soit commune à toutes les cannelures emboîtées. 10. Jeu de cylindres selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'ils comportent des cannelures em- - bottées de telle sorte que leurs plans verticaux de symétrie soient tous confondus en un plan commun verti- cal de symétrie. Il. Jeu de cylindres selon l'une des revendica- tions 9 ou 10, caractérisé en ce qu'ils comportent des cannelures embottées de manière que le plan commun vertical de symétrie soit confondu avec le plan mé- dian transversal des cylindres. 12. Jeu de cylindres selon l'une des revendica- tions 9 à 11, caractérisé en ce qu'ils comportent des cannelures emboîtées de manière que le plan vertical de symétrie d'au moins une cannelure emboîtée soit confondu avec le plan médian transversal des cylindres. 13. Jeu de cylindres selon l'une des revendica- tions 9 à 12, caractérisé en ce qu'ils comportent au moins deux groupes séparés de cannelures emboîtées. 14. Jeu de cylindres selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'ils comportent au moins une can- nelure refouleuse semblable dans chacun des groupes séparés de cannelures embottées. - 15 - 15. Jeu de cylindres selon l'une des revendica- tions 9 à 14, caractérisé en ce qu'ils comportent au moins deux groupes emboîtés de cannelures emboîtées. 16. Jeu de cylindres selon l'une des revendica- tions 9 à 15, caractérisé en ce qu'ils comportent au moins deux groupes imbriqués de cannelures emboîtées. 17. Cage de laminoir servant notamment au refoule- ment de profilés tels que des rails, poutrelles, fers U, carrés, losanges, ronds, selles, éclisses ou autres pro- filés similaires, caractériséeen ce qu'elle comporte un jeu de cylindres selon l'une des revendications 9 à 16. 18. Cage refouleuse selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle est à levée et à serrage. 19. Cage refouleuse selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'elle est réversible. 20. Laminoir à profilés tels que des rails, pou- trelles, fers U, carrés, losanges, ronds, selles, éclis- ses ou autres profilés similaires, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cage selon l'une des reven- dications 17 à 19. 21. Laminoir selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend des cages universelles.