Brevet FR2488161A1 — publié le 19820212

La présente invention se rapporte à un laminoir en tandem permettant le contrôle du profil en coupe et de la forme d'articles laminés. Un laminoir en tandem à froid ou à chaud comprend quatre à sept cages en série de train quarto (ci-après train de laminage N) comprenant des cylindres de travail et des cylindres d'appui et de préférence des cintreuses. Récemment, il y a une demande croissante des utilisateurs pour des tôles d'acier de haute qualité, en particulier Io celles ayant une distribution uniforme d'épaisseur en direction latérale (c'est-à-dire sans bombement de la tôle et abaissement latéral) et une bonne platitude. Dans un laminoir en tandem traditionnel ou le bombement des cylindres de chaque cage est variable selon la variation de la largeur, de l'épaisseur et de la qualité du matériau laminé en utilisant efficacement le cintrage du cylindre cependant, il était impossible d'obtenir la platitude souhaitée car il y avait trop de sortes de bombement initial des cylindres de travail nécessitant un échange trop fréquent des cylindres, avec pour résultat une diminution de l'efficacité de production. Tandis que le procédé de cintrage des cylindres était assez efficace, le procédé traditionnel de cintrage avait une limite dans la capacité de correction pour contrôler la forme du matériau à laminer et n'était pas suffisamment efficace en particulier dans le cas ou la variation de la largeur de laminage était importante. Comme procédé pour améliorer la capacité de contrôler le profil en coupe et la forme, a été présentée une idée technique consistant à former le cylindre d'appui du laminoir en tandem de façon échelonnée. Ce cylindre d'appui échelonné avait une partie centrale plate et des extrémités effilées, et la partie centrale plate était quelque peu plus petite en largeur que le matériau à laminer. Le cylindre d'appui était pourvu des échelons ou gradiis principalement pour diminuer la flexion ou le cintrage du cylindre de travail par la charge de laminage et deuxièmement pour augmenter la capacité de correction du fait du cintrage du cylindre. Cependant, ce cylindre échelonné d'appui présente l'inconvénient qu'un changement de la largeur de la tôle nécessite à chaque fois un échange des cylindres selon cette largeur, diminuant ainsi la productivité et augmentant le nombre de cylindres en réserve. En conséquence, divers cylindres d'appui ont été développés, ne nécessitant pas d'échange des cylindres même dans le cas de changement de la largeur de la tôle tout en-permettant d'obtenir les effets tels que ceux des cylindres-d'appui échelonnés. L'un de ces trains de laminage est le train à manchon coulissant (ciaprès train de laminage A)ou le manchon du cylindre à manchon est mobile dans la direction de l'axe du cylindre. La figure 1 montre un exemple du train de laminage A. Le train de laminage A est caractérisé en ce qu'un manchon 3 est fixé sur chacun des cylindres d'appui 4 et le manchon 3 est mobile dans la direction de l'axe des cylindres par un cylindre hydraulique 7. Pour le-mouvement du manchon 3 dans la direction de la largeur d'un matériau 2 à laminer, un fluide sous pressionest amené par un passage 6 à une gorge 5 pour libérer la force de fixation du manchon 3 afin de faciliter ainsi son mouvement. Le train A est de préférence pourvu d'une cintreuse. Un autre exemple est une cage ou un train à cylindres d'appui intermédiairesse décalant (ci-après train de laminage B), qui est un train à six cylindres, ayant des cylindres intermédiaires d'appui qui sont mobiles dans la direction de l'axe des cylindres. Dans le train B sont incorporés deux cylindres intermédiaires d'appui 10 entre eux une paire de cylindres supérieur et inférieur de travail 8 et une paire de cylindres d'appui 11 respectivement, comme on peut le voir sur la figure 2. Les cylindres intermédiaires d'appui 10 sont mobiles de façon réglable dans la direction de l'axe des cylindres par des coupleurs d'entralnement 12 selon la quantité de variation, de la largeur de la tôle du matériau 2 à-laminer. Un autre exemple est une cage ou un train dilatant le manchon (ci-après train de laminage C) ou les cylindres d'appui (cylindre à bombements variables) peuvent être radialement dilatés. Le train C a une construction o, comme on peut le voir sur la figure 3, un manchon 3 est fixé sur chacun des cylindres d'appui 4 et un fluide sous pression est amené par un passage 6 à une chambre de pression 5a définie entre le cylindre 4 et le manchon 3 pour ajuster la pression du fluide, afin de contrôler ainsi la quantité de dilation radiale du manchon 3. Tandis que la figure 3 montre le cylindre VC n'ayant qu'une chambre sous pression, un cylindre VC ayant deux chambres sous pression ou plus peut bien entendu être utilisé si cela est-requis. Sur toutes ces figures, le fluide sous pression à l'entrée est indiqué par la flèche sur le côté de la figure. Les trains de laminage ci-dessus mentionnés ont leurscaractéristiques respectives, et chacun d'entre eux a pour effet de réduire le bombement de la tôle et l'abaissement latéral avec une forte capacité pour contrôler la forme. Tandis que les trains de laminage A et B ont un effet remarquable de contrôle de la forme avec toute largeur de tôle, il sera trop coûteux de prévoir chacun de ces trains de laminage à chaque cage. Par ailleurs, tandis que le train de laminage C est quelque peu moins adaptif que les trains de laminage A ou B à la largeur de la tôle, il peut être fabriqué à un plus faible prix que ce dernier et cependant à une vitesse de réponse plus rapide. Par ailleurs, en remodelant le train de laminage traditionnel N, tandis que le train de laminage A et C sont relativement faciles à remodeler à partir du train N, le train de laminage B nécessite des travaux importants comme un meulage de la colonne et un arrêt du fonction- nement du laminoir pendant ces travaux. En conséquence, la présente -invention a pour objet un laminoir en tandem de faible prix et ayant une excellente performance, par incorporation appropriée des trains de laminage A, B, C et/ou N ci-dessus décrits dans le laminoir en tandem. Dans le laminoir en tandem comprenant un certain nombre de cages selon la présente invention, l'un des trains de laminage à cage quarto N, train de laminage à manchon coulissant A, train de laminage à cylindres intermédiairesd'appui se décalant D, et train de laminage à manchon se dilatant C est avantageusement choisi et placé à chaque cage. Le tableau 1 montre des exemples d'agencement typiques des cylindres de laminage dans le laminoir en tandem selon la présente invention. TABLEAU 1 Agencement Cage Cage autres cages des trains de amont aval laminage I A C N II.B C N III C A N IV C B N Dans l'agencement I ou II dans le tableau 1, dans le cas o le train de laminage A ou B est placé à la cage amont pour faire varier positivement le bombement de la tôle en utilisant l'écoulement latéral du matériau (par exemple pour réduire la déviation ou d6formation des cylindres afin de réduire ainsi le bombement de la tôle), il peut se produire un défaut dejaforme d'un gauchissement central. Afin de corriger le gauchissement central en conséquence, le train de laminage C ayant une bonne réponse et une bonne fonction de correction de forme est placé à la cage en aval. En ajustant de façon réglable les manchons ou les cylindres intermédiaires d'appui des trains de laminage A et B, les cylindres de travail et les cylindres d'appui sont ajustés de façon mobile à l'avance afin que la longueur du plan de contact entre eux soit égale ou inférieure à la largeur de la tôle. En faisant ainsi, la capacité d'ajuster la déviation ou déformation des cylindres est sensiblement égale à celle du cylindre d'appui échelonné précédemment décrit, ce qui permet ainsi d'obtenir l'effet d'amélioration du profil de la tôle et l'effet de correction de la forme égaux à ceux qu'il permet d'obtenir. Dans l'agencement III ou IV du tableau 1, à la cage en aval du laminoir en tandem est disposé le train de laminage A ou B qui ne nécessite pas d'échange des cylindres pour toute variation de la largeur de la tôle tout en étant cependant capable de présenter une fonction de contrôle égale à celle du cylindre échelonné d'appui, 3o et dans la cage en amont est disposé le train de laminage C ayant une forte fonction de correction de forme et une bonne réponse, pour construire ainsi un laminoir en tandem ayant une forte capacité de contrôle de forme, ce qui permet de réduire le bombement de la tôle et l'abaissement latéral et des tôles d'acier très plates sont produites. Tandis que les trains de laminage A, B et C ont été décrits ci-dessus comme étant utilisés dans des cages quarto et à six cylindres, il sera évident à ceux qui sont compétents en la matière que ces trains peuvent être utilisés dans une cage à cylindres multiples. Par- ailleurs, des cages quarto courantes ou analogues peuvent être combinées sans que cela forme un obstacle à la présente invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue avant partiellement arrachée d'un train de laminage à manchon traditionnel; - la figure 2 est une vue avant d'un train de laminage à cylindres d'appui se décalant,traditionnel; - la figure 3 est une vue avant et partiellement arrachée d'un train à manchoncse dilatant) traditionnel;et - les figures 4 et 5 sont des illustrations schématiques de mode de réalisation du laminoir en tandem selon l'invention. Les résultats d'exemples d'opérations de laminage à froid et à chaud utilisant le laminoir en tandem selon l'invention et la cage quarto traditionnelle respectivement seront décrits ci-après en les comparant. Dans un mode de réalisation du laminoir en tandem selon la présente invention qui comprend, par exemple, quatre cages comme on peut le voir sur la figure 4, au moins l'une des cages en amont est le train de laminage A ou B, au moins l'une des cages en aval est le train de laminage C et le reste des cages est formé de trains de laminage N. Dans un autre mode de réalisation du laminoir en tandem selon la présente invention qui comprend, par 2488-161 exemple, cinq cages comme on peut le voir sur la figure 5, au moins l'une des cages en amont est le train de laminage C, au moins l'une des cages en aval est le train de laminage A ou B, et le restant des cages est formé des trains de laminage N. Les résultats des opérations de laminage à froid et à chaud seront maintenant décrits en se référant à des agencements typiques des divers laminoirs du tableau 1. i) Laminage à froid (1) Dimension typique et fonction des divers trains de laminage dans le train de laminage à froid en tandem Train de laminage A Cylindr e de travail: diamètre 560 mm x longueur du corps 1704 mm Cylindre d'appui: diamètre 1500 mm x longueur du corps 1704 mm Pression pendant le décalage du manchon: 294 - 490 bas Train de laminage B Cylindre de travail: diamètre 508 mm x longueur du corps 1704 mm Cylindre intermédiaire d'appui: diamètre 530 mm x longueur du corps 1704 mm Cylindre d'appui: diamètre 1500 mm x longueur du corps 1704 mmi Force de cintrage: augmentation à 50 tonnes constante Train de laminage C Cylindre de travail: diamètre 560 mm x longueur du corps 1704 mm Cylindre d'appui: diamètre 1500 mm x longueur du corps 1704 mm Pression du fluide: 0 - 490 bars Valeur de la dilatation du manchon: maximum 0,23 mm/rayon Train de laminage N Cylindre de travail: diamètre 560 mm x longueur du corps 1704 mm- Cylindre d'appui: diamètre 1500 mm x longueur du corps 1704 mm (2) Matériau utilisé Bande laminée à chaud (décapée): épaisseur 2,8 mm x largeur 1224 mm (3) Condition de laminage Le matériau a été laminé par le laminoir en tandem comprenant cinq cages afin de réduire l'épaisseur du matériau à partir d'une valeur initiale de 2,8 mm graduellement jusqu'aux épaisseurs de 2,01 mm, 1,46 mm, 1,11 mm, 0,85 mm et 0,8 mm, respectivement. Le train de laminage C a été ajusté de façon appropriée afin d'obtenir une forme côté sortie n'offrant aucun obstacle à un laminage dans la gamme de la pression interne du cylindre du manchon de 0 - 490 bars. (4) Les résultats du laminage par rapport aux agencements des trains de laminage I et II du tableau 1 sont indiqués au tableau 2. TABLEAU 2 Type de Agencement des Résultats de laminage train cylindres Cage n Cr50 ED 50-5 Forme ____ ___ ___ __ finie 1 2 3 4 5 () () Méthode traditionnelle 1 N N N N N 30 50 X 2 A NN N C 25 43 O 3 B NNN C 25 43 O 4 A NN N N 26 45 X A A N N C 21 33 O 6 A AN C C 17 1 Présente 7 B BN N N 20 35 X invention 8 B B C C 17 30 9 A B C C C 18 31 A A A N N 21 36 X 11 A C C C C 16 29 12 B C C C C 16 29 13 N C C C C 19 44 (Dimension du produit, épaisseur 0,8 mm x largeur 1500 mm) "o ru Co Co La pression interne du train de laminage C a été établie à 451 bars, 471 bars et 481 bars aux cages Nos, 2, 3 et 4 respectivement et a été ensuite ajustée à la cage No. 5 pour obtenir la forme satisfaisante. Au tableau 2, la marque *Cr 50" indique la différence d'épaisseur de la tôle (bombement de la tôle) entre le centre de sa largeur et la position à 50 mm de-son extrémité, et la marque "ED 50-5" indique la différence d'épaisseur de la tôle (abaissement de bordure) entre la position à 50 mm de son extrémité et la position à 5 mm de cette extrémité. Dans la colonne intitulée forme finie du tableau 2, la marque "X" indique rupture, " et indique passable, "O I indique bonne et né " indique excellente. On peut reconnaître sur le tableau 2 que le laminoir en tandem selon l'invention peut, en comparaison avec le laminoir en tandem selon l'art antérieur, améliorel' considérablement la forme finie etaen particulier du point de vue onde latérale et gauchissement central ainsi que dans le bombement de la tôle et l'abaissement latéral. Par ailleurs, on peut voir que les cages Nos. 3 et 4 n'ont qu'un faible effet sur le bombement de la tôle et l'abaissement latéral, que la capacité de correction de la forme est accrue en disposant le train de laminage C à la cage No. 4 ainsi qu'à la dernière cage, et que les trains de laminage A et B ont sensiblement le mème effet de contrôle l'un que l'autre. (5) Les résultats de/aminage par rapport aux agencements des trains de laminage III et IV du tableau 1 sont indiqués-au tableau 3. TABLEAU 3 Type de Agencement des Résultats de laminage train cylindres Cage n Cr50 ED 50-5 Forme .. S finie ...DTD: 2 3 4 5 (>) (j) . _,_ , w.,...DTD: Méthode traditionnelle 1 N N N N N 30 50 X 2 C N N N A 24 43 O 3,C N N N B 24 43 O 4 C N N N N 25 44 X C C N N A 21 39. 6 C C N A A 20 38 Présente, c c CN N. 22 - 40 x invention 8 C C C B B ' 19. 36- " 9, C Cc A B ''19 36 _) C C C N N 20 38 X l CCC C A 18 3 12 C c C C B 18 35 13 C C C C N 19 36 (Dimension du produit, épaisseur 0,8 mm x largeur 1220 mm) -à Co Co % La pression interne du train de laminage C a été établie à 490 bars, 490 bars, 451 bars et 294 bars aux cages Nos. 1, 2, 3 et 4 respectivement. Sur le tableau 3, on peut voir que le laminoir en tandem selon l'invention permet, en comparaison avec le laminoir en tandem selon l'art antérieur, d'améliorer considérablement la forme finie et en particulier du point de vue ondulation latérale et gauchissement central ainsi que dans le bombement de la tôle et l'abaissement latéral. On peut de plus voir que les cages Nos. 3 et 4 n'ont qu'un faible effet sur le bombement de la tôle et l'abaissement latéral, que la capacité de correction de forme est accrue en disposant le train de laminage C à la cage No. 4 ainsi qu'à la dernière cage et que les trains de laminage A et B ont sensiblement le même effet de contrôle l'un que l'autre. Il est également clair que le profil fini (bombement de la tôle et abaissement latéral) peut être amélioré en accomplissant un laminage à une forte réduction aux cages en amont, c'est-à-dire les cages Nos. 1 et 2 dans les agencements I à IV du tableau 1. ii) Laminage à chaud (1) dimension typique et fonction des divers trains de laminage dans le laminoir en tandem à chaud Train de laminage A Cylindre de travail: diamètre 713 mm x longueur du corps 2030 mm Cylindre d'appui - diamètre 1480 mm x longueur du corps 2030 mm Pression pendant le décalage du manchon: 294 - 490 bars Cage de laminage B Cylindre de travail diamètre 590 mm x longueur du corps 2030 mm Cylindre intermédiaire d'appui: diamètre 600 mm x longueur du corps 2030 mm Cylindre d'appui: diamètre 1280 mm x longueur du corps 2030 mm Force de cintrage: augmentation 50 tonnes constante Train de laminage C Cylindre de travail: diamètre 700 mm x longueur du corps 2030 mm Cylindre d'appui: diamètre 1480 mm x longueur du corps 2030 mm - Pression du fluide: 0 - 490 bars Valeur de la dilatation du manchon: maximum 0,26mm/ rayon Train de laminage N Cylindre de travail: diamètre 713 mm x longueur du corps 2030 mm Cylindre d'appui: diamètre 1480 mm x longueur du corps 2030 mm (2) Matériau utilisé Bande laminée à chaud: épaisseur 20 mm x largeur 1230 mm La brame a été laminée par un cylindre d6grossisseur jusqu'à l'épaisseur de 20 mm (3) Condition de laminage Le matériau a été laminé par le laminoir en tandem comprenant six cages afin de réduire l'épaisseur du matériau d'une valeur initiale de 20 mm graduellement jusqu'aux valeurs de 10,3 mm, 5,5 mm, 3,65 mm, 2,49 mm, 1,97 mm et 1,8 mm, respectivement. La position pour établir la longueur du plan de contact entre le cylindre de travail et le cylindre d'appui des laminoirs A et B a été établie à la position située à 80 mm vers l'intérieur de l'épaisseur de la tôle sans charge. Le train de laminage C a été ajusté à la gamme de 294 à 490 bars pour la pression interne du cylindre à manchon, et la pression interne de ce cylindre a été bien ajustée afin d'obtenir une forme satisfaisante côté sortie. (4) Les résultats de laminage par rapport aux agencements des laminoirs 1 et 2 du tableau 1 sont indiqués au tableau 4. TABLEAU 4 Type de Agencement des Résultats de laminage train cylindres Cage n Cr50 ED 50-5 Forme finie 1 2 3 4 5 6 ('i) (1) Méthode traditionnelle I N N N N N N 60 50 X 2 A N N N N C 50 45 3 B N N N N C 50 _ O 4 A N N N N N 55 46 X A A N N N C. 45 41 O. Présente 6 A A N N C C 30 35) invention 7 B B N N N N W 40 40 X 8 B B B N C C 15 28 _.. 9 B B A A C C 9 26 _ '_ A C C c- C C 8 25 il B C C C C C 8 25 12 N C C C C C 8 26.. 13 N N N C C C 16 27 (Dimension du produit, épaisseur,8 m x largeur 1250 mi) (Dimension du produit, 6paisseur 1:,8 mm x largeur 1250,mm) co Co Co o' Au tableau 4, les marques Cr 50, ED 50-5, X,zl, O et e sont identiques à celles du tableau 2. La pression interne de la cage de laminage C a été établie à 392 bars, 441 bars, 451 bars et 471 bars aux cages Nos. 2, 3, 4 et 5, respectivement. La cage No. 6 a été ajustée de temps en temps afin d'obtenir une forme satisfaisante côté sortie. Sur le tableau 4, on peut voir que le laminoir en tandem selon l'invention peut, en comparaison avec les laminoirs en tandem selon l'art antérieur, amélioré considérablement à la fois le bombement de la tôle et l'abaissement latéral. Il est de plus clair que la capacité de correction de la forme est accrue en disposant le train de laminage C à la cage No. 4 ainsi que la dernière cage. On peut ainsi trouver que le laminage à chaud du tableau 4 présente sensiblement le mêmeeffet de contrôle de la forme que le laminage à froid du tableau 2. Dans le cas du laminage à froid,le contrôle du profil peut être accompli aux cages situées en amont o l'épaisseur de la tôle est relativement importante à la base, parce que l'écoulement du métal est très faible. Dans le cas dm laminage à chaud, comme on n'obtient pas un effet suffisant uniquement par les cages en amont, il est souhaitable que le contrôle duprofil soit accompli à la fois aux cages en amont et à mi- parcours et que le contrôle de forme soit accompli aux cages inférieures. Des effets satisfaisants peuvent être obtenus et également en utilisant des trains quarto traditionnels aux cages en amont et en débutant le contrôle du profil aux cages situées à mi-parcours. (5) Les résultats de laminage par rapport aux agencements des laminoirs 3 et 4 du tableau 1 sont indiqués au tableau 5. TABLEAU 5 Type de Agencement des Résultats de laminage ' train cylindres. Cage n Cr50 ED 50-5 Forme _ _.. finie 1 2 3 4 5 6 ()) (p) Méthode traditionnelle N N N N N N 60 50 X 2 C N N N N A 47 45.. 3 C N N N N B 47 45 O 4 Cr N N N N 50 7 X 4 50 47 X 5.C C N N N A_ q 41 O Présente 6 C C N N A A 34 38 ( invention 7 C C N N N N 43 43 X 8 C C C N B B 16 34 9 C C A A B B 12 32_ _ C C C C C A 10 0 il C C C C C B 10, Q0 12 C C C C C N 14 33_ (Dimension du produit, épaisseur 1,8 mm x largeur 1000 mm) co Co N% La pression interne du train de laminage C a été établie à 441 bars, 422 bars,451 bars, 471 bars et 481 bars aux cages Nos. 1, 2, 3, 4 et 5, respectivement. On peut noter sur le tableau 5 que le laminoir en tandem selon la présente invention permet, en comparaison avec les laminoirs en tandem selon l'art antérieur, d'améliorer considérablement à la fois le bombement de la tôle et l'abaissement latéral. Il est de plus clair que la capacité de correction de la forme est accrue en disposant les trains de laminage A et B à la cage No. 5 ainsi qu'à la dernière cage. On a ainsi trouvé que le laminage à chaud du tableau 5 avait sensiblement le même effet de contrôle de la forme que le laminage à froid du tableau 3. REVENDICATIONS 1. Laminoir en tandem du type comprenant un certain nombre de cages, caractérisé en ce qu'un train de laminage choisi parmi un train quarto courant (N), un train à manchonscoulissant (A), un train à cylindres d'appui intermédiairesse déplaçant (B) et un train à manchonsse dilatant (C) est disposé à chacune des'cages. 2. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train à manchonscoulissant (A) précité est disposé au moins à une cage en amont et en ce que le train à manchonsse dilatant(C) précité est disposé au moins à une cage en aval. 3. Laminoir selon la-revendication 1, caractérisé en ce que le train à cylindres intermédiairesd'appui se décalant (B) précité est disposé au moins à une cage en amont et en ce que le train à manchorsse dilatant (C) est disposé au moins à une cage en aval. 4. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train à manchon se dilatant (C) est disposé au moins à une cage en amont et en ce que le train à manchors coulissant (A) est disposé au moins à une cage en aval. 5. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train à manchonsse dilatant (C) est disposé au moins à une cage en amont et en ce que le train à cylindres intermédiairesd'appui se déplaçant (B) est disposé au moins à une cage en aval.