Brevet FR2479164A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne les dispositifs de guidage d'un matériau en bande, du type comprenant au moins deux séries de rouleaux situées dans des plans horizontaux différents, et dans lesquels la bande passe alternativement d'run rouleau d'une série à un rouleau dl une autre série. De tels dispositifs sont utilisés notamment dans des accumulateurs verticaux intercalés dans des lignes de traite- ment en continu de bandes, de façon à constituer une réserve de bande permettant de ralentir ou d'arrêter la ligne en amont de l'accumulateur tout en maintenant la vitesse de fonctionnement en aval, ou bien inversement, de ralentir ou d' arrêter la ligne en àval de 1' accumulateur en maintenant la vitesse normale de marche en amont. Dans un tel accumulateur, il est prévu une série de rouleaux inférieurs(ou supérieurs)fixes et une série de rouleaux supérieurs (ou inférieurs) portés par un bati qui peut être déplacé verticalement en fonction de la longueur de matériau présente à un instant donné dans l'accumulateur. Une disposition analogue est également utilisée dans des fours de traitement en continu et en particulier dans des fours de recuit dans lesquels pour obtenir un temps de traitement suffisant, la bande suit un trajet sinueux en passant alternativement d'un rouleau d'une série à un rouleau d'une autre série. Cependant, dans cette application la distance entre rouleaux inférieurs et su- périeurs est constante. Afin d'obtenir un autocentrage de la bande sur cha- cun des rouleaux, on choisit pour ces derniers une forme biconique ou bombée, de section en général parabolique, dont le diamètre ma- ximal se situe dans le plan médian du rouleau. Avec une telle dispo- sition, tout déport accidentel de la bande déséquilibre les réactions au contact entre la bande et le rouleau en favorisant le côté décentré qui du fait du déport présente une surface de contact plus grande que l'autre côté, d'o résulte un recentrage quasi automatique de la bande. Ce- pendant, étant donné cette forme bombée, la longueur des génératrices de la bande varie suivant que l'on se trouve dans une section média- ne des rouleaux ou dans une section de rive, de sorte que pour obtenir un contact satisfaisant entre les rouleaux et la bande, et par consé- quent, un guidage correct, il est nécessaire d'exercer des forces de traction élevées notamment pour des tôles d'épaisseur supérieure à 2mm. Ceci constitue un.inconvénient sérieux. En effet, dans l'application aux accumulateurs verticaux, l'effort total qui s 'exerce sur la structure de la tour sup- portant les séries de rouleaux, et qui est constitué par la somme des efforts de traction exercés sur chaque brin, devient très important de sorte que l'on est amené à réaliser des constructions lourdes et oné- reus es. Par ailleurs, dans la deuxième application envisa- gée ci-dessus, dans les chambres chaudes des fours de recuit conti- nu (chambres de chauffage et de maintien) la bande portée à des températures relativement élevées ne peut supporter que des trac- tions très faibles. Dans la zone de chauffage, les rouleaux sont por- tés à une température élevée et la bande est sensiblement plus froide que le rouleau.Il s'ensuit que la dilatation du rouleau, plus forte à l'extérieur de la bande que dans la zone refroidie par le contact avec cette bande, produit un profil thermique défavorable pour la tenue de la bande. Compte tenu de la température de la ban- de et de la forme bombée des rouleaux, ainsi que de la force de traction nécessaire pour appliquer la bande contre les rouleaux, on peut engendrer dans cette dernière une déformation permanente en particulier pour les bandes très minces et larges. Le problème à résoudre consiste donc à perfec- tionner un dispositif de guidage du type défini ci-dessus, afin de permettre un guidage et un autocentrage satisfaisants de la bande pour des niveaux de traction inférieurs à ceux qui sont nécessaires dans les dispositifs connus. -A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de guidage d'un matériau en bande, comprenant au moins deux séries de rouleaux situées dans des plans horizontaux différents, dans le- quel la bande passe alternativement d'un rouleau d'une série à un rouleau d'une autre série, caractérisé en ce que vus en projection sur un plan horizontal, les axes des rouleaux d'une sérieparallè- les entre eux, forment avec les axes des rouleaux de l'autre série, également parallèles entre eux, un angle aigu dont la bissectrice est perpendiculaire à la direction moyenne de défilement de la bande. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin. annexé donné à titre d'exemple et sur lequel - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective montrant la position des rouleaux de guidage dans un accumulateur vertical selon l'invention - la Fig. 2 est une vue en plan du dispositif de la. Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue de détail montrant les zones de contact entre la bande et le rouleau dans une condition de fonc- tionnement particulière - la Fig. 4 est une vue, également schématique, d'un dispositif suivant l'invention appliqué dans un four de traitement thermique en continu. On voit sur la Fig. 1 un dispositif de guidage d'un matériau en bande B qui peut, par exemple, être utilisé dans un accu- mulateur vertical inséré dans une ligne de traitement en continu. Un tel accumulateur comporte une tour, un bâti inférieur fixe dans lequel sont tourillonnés les rouleaux d'une première série, et un bâti supérieur mobile verticalement et sur lequel sont tourillonnés les rouleaux d'une deuxième série. Cependant ces divers composants et dispositifs étant parfaitement connus et classiques n'ont pas été représentés sur le dessin, un simple schéma suffisant pour mettre en évidence les caractéristiques de l'invention. Le dispositif comprend un rouleau d'entrée 1 un rouleau de sortie 2 de l'accumulateur, ces deux rouleaux d'axes perpendiculaires à la direction X-X de défilement de la bande étant situés au même niveau qu'une série de rouleaux inférieurs 3. Le dispositif de guidage est complété par une série de rouleaux supé- rieurs 4. Ainsi qu'on peut le voir plus particulièrement sur la Fig. 2, vus en projection sur un plan horizontal les axes U-U et V-V des rouleaux inférieurs et supérieurs forment entre eux des angles ai- gus dont la bissectrice Y-Y est perpendiculaire à la direction X-X de défilement de la bande. En d'autres termes, les axes des rouleaux inférieurs et les axes des rouleaux supérieurs forment par rapport à la normale à cette direction des angles aigus a égaux et oppo- sés,. de préférence,.inférieurs à o5. Bien que cela n'apparaisse pas sur le dessin, compte tenu de sa faible échelle, les rouleaux présentent une forme bombée et suivant l'invention, on établit une relation entre l'angle a et la valeur de ce bombé qui peut être caractérisé par la différence entre le diamètre maximal et le diamètre minimal du rouleau. De préférence,le rouleau a un profil de forme parabolique. La re- lation entre l'angle a et la valeur du bombé est destinée à obtenir une compensation de la variation de longueur des génératrices de la bande, entre deux rouleaux consécutifs, qui résulte de la forme bom- bée de ces rouleaux. Si 1 'on appelle b la différence entre les va- leurs maximales et minimales du diamètre du rouleau, 1 la lon- gueur de ce rouleau et d la distance entre les plans horizontaux contenant les axes des rouleaux supérieurs et inférieurs, on choisit de préférence l'angle a de telle façon que sin2a = lTbd qui correspond à une compensation parfaite. Cependant, dans l'application considérée, étant donné que la distance d est variable au cours du fonctionnement de l'accumulateur, il est impossible dans la pratique de compenser parfaitement les différences de longueurs sur le trajet de la bande. Si l'angle a est plus grand que la valeur calculée suivant la formule indiquée ci-dessus, la tension est plus élevée en rive et les rives de la bande s 'appliquent fortement alors que le contact peut devenir plus mauvais au centre. Dans ces conditions le guidage reste satis- faisant car comme la variation de section du rouleau devient plus importante au fur et à mesure que l'on s'éloigne de son axe,c'est le contact en rive qui est essentiel pour le guidage. Si à l'inverse l'angle a est inférieur à la valeur calculée, la tension devient plus élevée dans la partie centrale de la bande et cette dernière s'appli- que moins étroitement sur les bords des rouleaux. Cependant, on peut constater comme représenté sur la Fig. 3 que la surface de contact S entre la bande B et le rouleau R dans une telle situation est telle que ce contact est maintenu du côté o la torsion de la bande tend à la rapprocher du rouleau de sorte que le guidage res- te satisfaisant. On choisit donc a pour que la relation précitée soit vérifiée pour une distance moyenne entre les deux séries de rou- leaux. Suivant une caractéristique de l'invention, les rouleaux supérieurs et les rouleaux inférieurs peuvent ne pas pré- senter les mêmes caractéristiques de bombé, les rouleaux supérieurs ayant un profil plus marqué que leurs homologues inférieurs. En effet, sous l'effet de son propre poids, la bande est appliquée de a 24791,64 façon plus efficace sur les rouleaux supérieurs qui peuvent de ce fait présenter une variation de section plus importante que les rou- leaux inférieurs. Il en résulte un bon contact de la bande avec les rouleaux et un guidage parfait pour toute la course utile de l'accu- mulateur A. titre d'exemple, on réalise un accumulateur à rouleaux, dont 1 es séries de rouleaux inférieurs et supérieurs sont in- clinées respectivement de plus ou moins 200 par rapport à la normale à la ligne de déplacement. Les rouleaux d'entrée et de sor- tie situés comme sur le dessin à peu près au niveau des rouleaux fixes sont perpendiculaires à cette ligne de défilement. L'angle de torsion des brins d'entrée et de sortie étant plus faible que dans la partie normale courante de l'accumulateur, on adopte pour ces rouleaux d'entrée et de sortie une valeur de bombé sensiblement plus faible. C'est ainsi que pour un angle aà de 200 et une distance maximale d de 80 mètres entre rouleaux inférieurs et supérieurs, le bombé des rouleaux d'entrée et de sortie est b = lmm pour 1 =2m tandis que le bombé des rouleaux de l'accumulateur proprement dit est compris entre 2 et 10 mm et peut être de préférence de l'or- dre de 6mm pour une même longueur de 2m. Comme indiqué- ci-dessus, on peut prévoir de façon avantageuse une valeur de bombé plus élevée pour les rou- leaux supérieurs pour lesquels la tension de la bande est plus forte. C'est ainsi que pour une bande de 3mm d'épaisseur et de 1500mm de large, et un diamètre de rouleau de lOOOmm,la tension minimale d'entrée est de 3000 newtons et pour un accumulateur de B0f1 de haut, ayant une course utile de 60m, la tension maximale au niveau des rouleaux supérieurs est de 32. 000 newtons environ. On peut alors choisir un bombé de 9mm pour les rouleaux supérieurs et de 3mm pour les rouleaux inférieurs. La tension minimale à la sortie d'un b 2479 1 64 tel accumulateur à 8 brins est de 15. 000 newtons environ. Grâce à l'agencement suivant l'invention et à l'orien- tation des axes-des rouleaux supérieurs et inférieurs, on obtient que les longueurs de toutes les génératrices de la bande entre deux rou- leaux consécutifs sont à peu près égales de sorte qu'un contact sa- tisfaisant de la bande avec le rouleau peut être obtenu avec une trac- tion plus faible, juste suffisante pour cintrer la bande au contact du rouleau. Les caractéristiques différentes choisies pour les rouleaux d'entrée, les rouleaux inférieurs et les rouleaux supérieurs permet- tent d'améliorer encore ce résultat. Bien entendul'invention peut être mise en oeuvre dans des conditions analogues dans le cas d'un accumulateur en fosse dont les rouleaux supérieurs sont fixes et dont les rouleaux inférieurs sont portés par un bâti pouvant être déplacé verticalement. Dans ce cas, les rouleaux d'entrée et de sortie se trouvent au voisinage des rouleaux supérieurs fixes. Dans une autre application (Fig. 4), un dispositif suivant l'invention est utilisé dans un four de traitement thermique et notamment dans un four de recuit en continu d'un matériau en bande. Dans cette application, les rouleaux d'entrée 11 et de sortie 12, dont les axes sont normaux à la ligne de défilement de la tôle sont situés à peu prés à mi-hauteur du four et du dispositif de gui- dage. Comme dans l'exemple précédent, les rouleaux 13 de la série inférieure sont inclinés d'un angle + a par rapport à la normale à la ligne de défilement, tandis que les rouleaux 14 de la série supérieure sont inclinés d'un angle - a par rapport à cette même normale. Cette disposition est particulièrement bien adap- tée à cette application, car la distance entre les rouleaux supérieurs et inférieurs est invariable, de sorte que la relation entre l'angle a 24791'64 et la valeur du bombé des rouleaux inféri eurs et supérieurs peut être choisie de façon à obtenir une longueur de génératrice à peu près constante sur toute la largeur de la bande sur son trajet dans le dispositif de guidage. Par ailleurs, dans ce cas on ne cherche pas à com- penser tout le bombé donné aux rouleaux mais seulement le bombé résiduel après déformation thermique. A titre d'exemple, on peut donner les valeurs suivantes les rouleaux ayant un diamètre de 700 mm et une longueur de 1600 mm sont distants de 18m. Les an- gles a sont de 15 , ce qui permet de compenser un bombé repré- sentant une différence de diamètre de 3mm. Compte tenu des défor- mations thermiques des rouleaux le bombé d'usinage à la tempéra- ture -ambiante est compris entre 4 et 8mm pour les rouleaux de la zone de chauffage du four et peut être de 2 à 4mm pour les rou- leaux de la zone de maintien et des zones de refroidissement. Les rouleaux d'entrée et de sortie de chaque chambre s-ont comme dans l'exemple représenté disposés à mi-hauteur dans le four et sont normaux à la ligne de défilement. La valeur des bombés de ces rou- leaux d'entrée et de sortie est comprise entre 1 et 2 mm. Bien entendu,les dispositifs de chauffage qui sont incorporés au four et qui en général s'étendent à partir des par- rois latérales de ce dernier doivent être agencés en tenant compte du trajet hélicotdal des band.es à l'intérieur du four. La position et l'orientation de ces organes de chauffage est déterminée par la for- me des intervalles délimités entre deux brins adjacents de la bande. Il résulte de la description qui précède que l'agence- ment suivant l'invention permet d'apporter une solution particulière- ment efficace et élégante à un problème important. La diminution des efforts de traction nécessaires pour provoqueri l'entrafnement et le guidage corrects de la bande dans le dispositif constitue en effet e 2 4 7 9 1 6 4 un progrès sensible dans les diverses applications considérées 'n par- ticulier lorsque la bande est portée à une température relativement élevée et risque par conséquent de subir des déformations permanentes. 2 479164 - REVENDICATIONS - 1 - Dispositif de guidage d'un matériau en bande, comprenant au moins deux scories de rouleaux situées dans des plans horizon- taux différents, dans lequel la bande passe alternativement d'un rouleau d'une série à uri rouleau de l'autre série, caractérisé en ce que vus en projection sur un plan horizontal, les axes des rou- leaux d'une série parallèles entre eux -forment avec les axes des rouleaux de l'autre série - également parallèles entre eux - un angle aigu dont la bissectrice est perpendiculaire à la direction moyenne de défilement de la bande. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes d'une série de rouleaux forment avec la normale à la direc- tion (X-X) de défilement de la bande un angle a inférieur à 45 . 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les rouleaux d'entrée et de sortie sont perpendiculaires à la direction de défilement de la bande. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant des rouleaux bombés, caractérisé en ce qu'on choisit les valeurs de l'angle a précité et du bombé des rouleaux de telle façon que la relation suivant soit au moins à peu près satisfaite: 20.2 sin a Tr bd o: b est la différence entre les diamètres maximal et et minimal d'un rouleau, 1 la longueur d'un rouleau, d la distance entre les plans horizontaux contenant les axes des rouleaux supérieur et inférieur. - Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la distance entre les deux séries de rouleaux est variable, caractérisé en ce qu'on choisit les valeurs de l'angle a précité et du bombé des rou leaux de façon que la relation précédente soit à peu près vérifiée pour une distance moyenne entre les deux séries de rouleaux. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les rouleaux supérieurs sont plus bombés que les rouleaux inférieurs. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les rouleaux d'entrée et de sortie sont moins bombés que les rou- leaux inférieurs et supérieurs. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le dispositif fonctionnant sous une certaine température, on choisit l'angle a de façon à compenser les diffé- rences de longueur des génératrices, correspondant au bombé rési- duel après déformation thermique. 9 - Installation de traitement de bandes, comprenant un dis- positif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des organes chauffants, caractérisé en ce que ces orga- nes chauffants sont disposés et orientés de façon à s'étendre dans les intervalles séparant les brinS adjacents de la bande.