Brevet FR2507506A1 — publié le 19821217

La présente invention se rapporte à un laminoir continu pour la production de tubes sans soudure à partir d'ébauches creuses emmanchées sur des mandrins correspondants. L'invention se rapporte en particulier à un laminoir continu du type à cages croisées,c'est-à- dire qui comprend plusieurs cages de laminage alternative- ment inclinées dans les deux sens sur l'axe de laminage, et qui travaille suivant le mode dit du mandrin retenu. Dans les laminoirs continus du type ci- dessus, les cages de laminoirs sont supportées respective- ment par des structures porteuses correspondantes,solide- ment ancrées au sol et généralement surdimensionnées, afin de pouvoir résister efficacement et sûrement aux poussées engendrées pendant l'opération de laminageet qui sont orientées dans des directions parallèles à l'axe de laminage. Chaque cage d'un tel laminoir comprend essentiellement une paire de cylindres de travail munis des garnitures ou empoises correspondantes, des organes servant à relier ces cylindres de travail à leurs arbres motorisés respectifs essentiellement par accouplement, ainsi que des raccordements mécaniques, électriques, hydrauliques et/ou pneumatiques ou équivalents, destinés à exécuter toute une série d'opérations différentes du laminagemais qui sont fondamentales pour assurer le bon fonctionnnement du laminoir. L'une de ces opérations, à laquelle il est reconnu qu'on doit attribuer une importance parti- culière,consiste dans le changement des cylindres de travail d'une cage de laminoir ou de plusieurs cages à la fois Jusqu'à présent, pour exécuter une telle opération, on remplaçait la cage entière, y compris les cylindres à changer, par une autre équipée des nouveauxcylindres de travail voulus Pour celà, chaque cage de laminoir continu du type considéré était étudiée et réalisée comme une unité pouvant être manipuléeindividuellement et structurellement indépendante des autres cages, de manière à pouvoir être retirée du train de laminoir ou insérée dans ce train indépendamment de la manipulation des autres cages. Chaque cage est fixée de façon amovible dans un logement spécialement prévu, formé dans la structure porteuse du laminoir, par des dispositfs et moyens de blocage dont on peut facilement s'imaginer le dimensionnement et l'importance, compte tenu du grand poids d'une cage de laminoir du type considéré (en moyenne d'environ 20 à environ 50 tonnes)ainsi que des grandes poussées et contraintes mises en jeu pendant le laminage. La structure porteuse d'un laminoir à cages croisées, outre qu'elle constitue une partie prépondérante de l'instal- lation, implique notoirement le respect de certaines valeurs prédéterminées pour les écartements entre-axes des cages, valeurs que la technologie la plus récente du laminage cherche à réduire au minimum, sinon à éliminer totalement. Le changement des cylindres de travail exécuté conformément à la technique connue comporte toute une série d'opérations qui sont d'une réalisation complexe,' ceci en supplément d'une dépense de temps importante et quelquefois inacceptable En effet, les opérations de déblocage de la cage considérée sur la structure porteuse du laminoir, de soulèvement et de transfert de cette cage pour l'éloigner du train de laminoirs doivent toujours être précédées de toute une série d'autres opérations qui sont relatives au débranchement des conduites hydrau- liques et/ou pneumatiques, lignes électriques, etc, ainsi que de la suppression de la liaison entre les cylindres de travail et leurs arbres motorisés respectifs Toutes ces opérations doivent ensuite être répétées lors de la mise en place d'une nouvelle cage dans le train de laminoirs. Lorsque, pour économiser du temps, on veut réaliser simultanément le changement de plusieurs cages, on se heurte à un autre grave inconvénient, con- sistant dans la nécessité d'utiliser des machines et appareillages de levage et de transport de grande taille et de grande puissance et qui, en dehors de leur difficul- culté de manoeuvre bien connue, implique de notables dépenses d'énergie ainsi que des frais d'amortissement et d'entretien élevés A ce propos, il y a également lie 3 I de tenir compte du fait que, dans le cas optimal, un lami- noir à cages croisées du type considéré devrait 8 tre équipé de deux jeux de cages pour chaque calibre et, à titre de compromis, de deux jeux de cages complètes Les inconvénients de coût et d'espace nécessaire pour un tel outillage qui résultent de cette nécessité sont reconnus depuis longtemps. Le problème qui est à la base de l Vin- vention est de réaliser un laminoir continu à cages croi- sées, destiné en particulier à la production de tubes sans soudure par la technique dite à mandrin retenu, qui possède des caractéristiques structurales telles que le changement des cylindres de travail d'une ou de plusieurs de ces cages puisse être exécuté avec suppression de tous les inconvénients qui ont été cités à propos de la tech- nique connue. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que le cylindre de travail supérieur et le cylindre de travail inférieur, avec leurs garnitures ou empoises supérieure et inférieure respectivessont ren- dus solidaires l'un de l'autre pour constituer une unité que l'on peut déplacer individuellement au moins le long d'une direction parallèle aux axes de rotation desdits cylindres et par le fait qu'il comprend des moyens per mettant de déplacer cette unité suivant un trajet guidé le long de ladite direction, d'une position située à l'intérieur de ladite cage de laminoir à une position située entièrement à l'extérieur de cette cage et inversement. Suivant une deuxième caractéristique, un laminoir continu suivant l'invention comprend, pour chaque cage, au moins un chariot pouvant se déplacer sur des rails qui s'étendent latéralement et parallèlement au laminoir, lequel chariot est muni d'une plate-forme de charge pouvant basculer autouri d'un axe parallèle à l'axe de laminage, pour passer d'une position horizontale à une position inclinée parallèle à la direction de déplacement de ladite unité dans le sens de son engagement dans la cage et de son extraction de cette cage, des moyens étant prévus pour assurer le blocage temporaire de ladite unité sur ladite plate-forme de charge. Les moyens prévus pour le déplacement de l'unité constituée par les cylindres supérieur et inférieur et par leurs garnitures suivant un trajet guidé comprennent avantageusement un poussoir ayant une droite d'action parallèle à la direction désirée de déplacement de ladite unité et des rails fixés dans ladite cage et destinés à coopérer avec des roues dont cette unité est avantageusement équipée à sa partie inférieure, des rails analogues étant également prévus sur la plate-forme de charge dudit chariot mobile. Dans un laminoir possédant les caracté- ristiques de structure indiquées plus haut, le changement des cylindres d'une ou plusieurs cages du laminoir peut cependant se produire par remplacement de l'unité consti- tuée par les cylindres de travail supérieur et inférieur et des garnitures correspondantes convenablement rendues solidaires des cylindres par une autre unité possédant les caractéristiques voulues Ce remplacement peut être exécuté après la simple et unique opération d'abaissement et d'appui de ladite unité sur les rails de guidage Le désaccouplement entre les cylindres de travail et les arbres motorisés correspondants(allonges) se produit automatiquement au moment du déplacement de ladite unité vers la plate-forme de charge du chariot correspondant. Etant donné quill n'est pas nécessaire de procéder à un déplacement des cages de laminoir, on supprime entièrement la-nnécessité de disposer de machines et/ou engins de levage de grande capacité et d'utiliser de tels machines ou engins, ce qui apporte de grands avan- tages économiques, parmi lesquels on doit citer une grande économie d'énergie et une économie de temps tout- aussi considérable En outre, il est possible d'obtenir une notable réduction des dimensions, en particulier de la longueur du bâti d'appui et de support des cages, et les cages elles-mêmes peuvent être rendues solidaires les unes des autres ou serrées, par exemple, au moyen de tirants qui traversent les cages, adossées les unes aux autres, ce qui élimine l'écartement entre-axes entre une cage et l'autre La longueur du laminoir est ainsi notable- ment réduite comparativement à la technique connue. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation de laminoir continu à cages croisées suivant l'invention, destiné à la production de tubes sans soudure, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement en plan un laminoir' continu à cages croisées suivant l'invention; les figures 2 et 3 représentent schématiquement et en coupe transversale partielle le laminoir continu de la figure 1 dans deux états de fonctionnement différents. Sur les figures des dessins, on a indiqué dans son ensemble par la référence 1 un laminoir continu destiné à la production de tubes sans soudure, du type qui travaille dans le mode à mandrin retenu et qui comprend deux séries de cages de laminoir 2,3, alter- nativement inclinées d'un côté et de l'autre par rapport à l'axe de laminage A. Le laminoir 1 est entièrement supporté par une structure 4, convenablement dimensionnée, fixée sur des fondations 5. Les cages 2, 3 sont analogues par leur structure, bien qu'elles puissent présenter des dimensions différentes, de sorte que, dans la suite, on ne décrira qu'une seule cage. Chaque cage de laminoir comprend deux cylindres de travail, supérieur 6 et inférieur 7, qui sont supportésen rotation par une structure 8 avec interposition de garnitures ou empoises correspondantes 9, 10, 11 et 12. La structure 8 supporte également les dispositifs clas- siquesde réglage et de positionnement des cylindres de travail 6, 7 Sur les dessins annexés, ces dispositifs sont représentés à titre d'exemple par des paires de vis supérieures 13, 13 et inférieures 14, 14, actionnées par des réducteurs correspondants 15 a, 16 a, lesquels sont commandés par des moteurs 15, 16 et agissent sur les garni- tures 9, 10 et 11, 12 citées plus haut. On a indiqué schématiquement en M un groupe moteur-réducteur qui commande la rotation des cylindres de travail 6, 7, par l'intermédiaire d'arbres motorisés ou allonges correspondants 17, 17 a En parti- culier, les cylindres de travail 6, 7 peuvent être reliés auxdites allonges 17, 17 a par l'intermédiaire d'organes de liaison rapide à accouplement, indiqués schématiquement en 6 a 7 a, du type à dents axiales. Dans chaque cage de laminoir, l'ensemble comprenant le cylindre de travail supérieur 6, avec ses garnitures 9-10 et le cylindre de travail inférieur 7, avec ses garnitures 11-12, constitue une unité qui peut être déplacée individuellement dans la direction parallèle aux axes de rotation des cylindres de travail, sans suppression de la possibilité d'écarter ces cylindres (ouverture des cylindres). A cet effet et suivant une forme de réalisation préférée, les garnitures 11-12 du cylindre de travail inférieur 7 sont munies de colonnes 18, 19, qui s'étendent en porte-à faux dans une direction per- pendiculaire à l'axe de laminage A et à l'axe du cylindre 7 Ces colonnes 18, 19 sont engagées à coulissement dans des logements correspondants 20, 21 ménagés dans les garnitures 9-10 du cylindre de travail supérieur 6. Les garnitures 11-12 sont en outre munies à leur partie inférieure de paires de roues 22, 22 destinées à rouler sur des rails 23, fixées dans chaque cage et qui s'étendent parallèlement à l'axe des cylindres de travail 6, 7 lorsque ces derniers sont montés dans la- dite cage. Dans la paroi de la garniture 11 qui est dirigée vers l'extérieur de la cage de laminoir, est ménagée une niche sensiblement hémisphérique 24, dimen- sionnée pour recevoir de façon amovible la tête arrondie 25 d'une tige 26 actionnée par un cylindre hydraulique à double effet 27 La droite d'action de ce cylindre hydrau- lique 27 est parallèle à l'axe des cylindres 6, 7 lors- qu'ils sont positionnés dans la cage 2 et elle est donc parallèle aux rails 23 de ladite cage. Sur les deux côtés du laminoir 1 et Parallèlement à l'axe de laminage A sont disposés des rails 28-29 et 30-31 sur lesquels peuvent se déplacer deux séries de chariots 32-33 (un chariot pour chaque cage) sur lesquels sont disposés des moyens et dispositifs classiques permettant de bloquer temporairement un chariot au droit de la cage correspondante. Chacun des chariots 32-33 est muni de deux plates-formes de charge 34-34 a, elles-mêmes munies de rails 35 qui s'étendent perpendiculairement à l'axe de laminage A et qu'on peut faire basculer autour d'un axe d'articulation 36 parallèle audit axe A, pour les faire passer d'une position horizontale à une position inclinée dans laquelle leurs rails 35 sont placés dans le prolongement des rails 23 de la cage de laminage correspondante Chaque plate-forme de charge 34-34 a est dimensionnée et construite pour recevoir entièrement une desdites unités constituées chacune par un couple de cylindres de travail et les garnitures correspondantes, et il est muni, sur le cëté opposé au c 8 té d'articulation sur l'axe 36, de plusieurs organes 37, sensiblement en forme de crochetactionnés hydrauliquement et destinés à attaquer temporairement et à retenir l'une desdites unii tés sur ladite plate-forme de charge. On a représenté schématiquement en 38 un cylindre hydraulique à double effet porté par le chariot correspondant au droit de chaque plate-forme de charge et dont l'extrémité libre de la tige de piston 35 est arti- culée sur la plate-forme 34 pour commander les déplace- ments angulaires de cette plate-forme autour de l'axe 36. Lorsqu'on a à changer les cylindres de travail d'une ou plusieurs cages de laminoir dans le la- minoir décrit ci-dessus, il n'est plus nécessaire de procé- der au remplacement de la totalité de la cage mais, plus -simplement et plus rapidement, au simple remplacement de l'unité qui peut 9 tre déplacée individuellement et qui est constituée par les cylindres de travail considérés et par leurs garnitures. Pour effectuer cette opération, on procède de la façon suivante. Initialement, chaque chariot 32-33 est arrêté et bloqué au droit d'une cage et la plate-forme libre 34 a de ce chariot est amenée dans la position inclinée dans laquelle les rails 35 de ce chariot sont alignés sur les rails de la cage Ensuite ou même en même temps, et par l'actionnement des vis 13, 14, l'ensemble constitué par les cylindres de travail 6, 7 et leurs garnitures est amené dans une position abaissée jusqu'à ce que les roues 22 des garnitures inférieures roulent sur les rails 23 de la cage A ce stade, et par actionnement du cylindre hydraulique 27, cet ensemble ou cette unité (cylindres de travail 6 et 7 et leurs garnitures 9-10 et 11-12) est éjecté de la cage vers la plateforme 34 a pré- cité et repoussé sur cette plate-forme Lorsque l'unité a atteint une position prédéterminée sur la plate-forme 34 a, les crochets 37 de cette plate-forme sont actionnés hydrauliquement de manière à attaquer les garnitures du- cylindre inférieur et à retenir solidement ladite unité sur la plateforme Ce n'est qu'à ce moment que le cylindre hydraulique 27 est à nouveau actionné pour dégager la tête de la tige 26 de la niche 24 correspondante. Par actionnement du cylindre hydrau- lique 38, la plate-forme 34 a et sa charge sont rabattues dans la position horizontale et le chariot 32 peut être déplacé en translation sur une distance telle que la position précédemment occupée par la plate- forme 34 a soit occupée par l'autre plate-forme 34 du même chariot. Onavait préalablement fixé sur cette plate-forme un nouveau couple de cylindres de travail avec leurs garnitures, qui y était retenu par les organes 37 en forme de crochets correspondants Cette plate-forme est maintenant amenée, avec sa charge, dans la position inclinée et toutes les phases qui ont été décrites plus haut se répètent mainte- nant dans l'ordre inverse Par conséquent, le nouveau couple de cylindres de travail, avec les garnitures corres- pondantesest engagé dans la cage o il est ensuite remis en état de fonctionnement par actionnement des vis 13, 14. A cet effet, il est important de remarquer que le positionnement correct des cylindres, une fois engagés dans la cage de travail, est garanti par les vis de réglage dont la course est commandée par des transducteurs de position appropriés et bien connus. Les erreurs qui pourraient être dues aux jeux et usures des chaînes cinématiques des vis sont ainsi éliminées. L'unique contrôle qui doit être exécuté au sol sur les garnitures avant leur montage consiste dans la vérification et le réglage éventuels, à l'aide de cales d'épaisseur, de l'usure des dispositifs de sécurité et des crapaudines en bronze de butée des vis. L'alignement est alors assuré sans qu'il soit nécessaire de recourir à des procédures et/ou dis- positifs particuliers ou spéciaux. Etant donné que le changement des cylindres de travail est effectué sans aucun déplacement de la cage ou des cages de laminoir qui constituent le laminoir suivant l'invention, ces cages de laminoir peuvent être rendues solidaires les unes des autres dans la direction parallèle à l'axe A, par exemple, à l'aide d'une paire de tirants 40-41 convenablement dimensionnés et bloqués à l'aide de dispositifs classiques sur les parois extérieures des cages terminales du laminoir De cette façon, l'ensemble des cages du laminoir peut être considéré comme un ensemble monolithique en ce qui concerne les sollicitations et les poussées orientées parallèlement à l'axe de laminage A et engendrées pendant le fonctionne- ment du laminoir Ceci supprime la nécessité actuelle de protéger, réaliser et mettre en oeuvre une structure porteuse appropriée pour chaque cage de laminoir ou pour l'ensemble de ces cages, ce qui se traduit par une notable réduction du poids qui pèse sur les fondations, une réduction de l'entre-axe des cages successives et, en conséquence, une réduction de la longueur totale du laminoir En outre, l'absence d'une telle structure por- teuse rend notablement plus accessible l'espace situé au dessous du laminoir, en facilitant considérablement les interventions de nettoyage et d'entretien, ainsi que l'évacuation des scories. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'ttre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Laminoir continu du type à cages croisées ( 2,3) destiné à la production de tubes sans soudure, caractérisé en ce que chaque cage ( 2,3) de ce laminoir comprend un cylindre de travail supérieur ( 6), un cylindre de travail inférieur ( 7) et les garnitures ou empoises supérieures et inférieures correspondantes ( 9-10, 11-12) tous ce éléments étant rendus solidaires l'un de l'autre pour constituer une unité que l'on peut déplacer individuellement, au moins le long d'une direction paral- lèle aux axes de rotation des cylindres ( 6,7), et en ce qu'il comprend des moyens ( 23 à 27) servant à déplacer ladite unité, suivant un trajet guidé, dans la direction axiale de l'unité, d'une position située à l'intérieur de ladite cage de laminoir ( 2,3) à une position située entièrement à l'extérieur de la cage, et inversement. 2 Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque cage ( 2,3) au moins un chariot ( 32, 33) pouvant se déplacer sur des rails ( 28-29, 30-31) qui s'étendent latéralement et parallèlement audit laminoir ( 1), lequel chariot ( 32, 33) est muni d'une plate-forme de charge ( 34-34 a) pouvant basculer autour d'un axe horizontal ( 36) parallèle à l'axe de laminage (A), pour passer d'une position horizontale à une position inclinée parallèle à la direction de déplacement de ladite unité dans le sens de son engagement dans ladite cage ( 2,3) et de son extraction de cette cage, des moyens ( 37) étant prévus pour assurer le blocage temporaire de ladite unité sur ladite plate-forme de charge ( 34-34 a). 3 Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens servant à déplacer ladite unité suivant un trajet guidé comprennent un poussoir ( 27) ayant une droite d'action parallèle à la direction désirée de déplacement de ladite unité, des rails ( 23) fixés dans ladite cage ( 2,3) etdestinés à être attaqués par des roues ( 22) dont ladite unité est avantageusement équipée à sa partie inférieure, des rails analogues ( 35) étant également prévus sur ladite plate- forme de charge ( 34-34 a) dudit chariot mobile ( 32,33). 4 Laminoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque chariot ( 32,33) est muni de deux plates-formes de charge ( 34-34 a) identiques, pouvant basculer angulairement autour d'un axe commun ( 36) parallèle à l'axe de laminage (A) et respectivement desti nées à recevoir et à transporter l'axe desdites unités constituées par des cylindres de travail ( 6,7) et par leurs garnitures ( 9-10, 11-12). Laminoir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes cages inclinées ( 2,3) sont bloquées les unes par rapport aux autres en un paquet à l'aide d'au moins deux tirants ( 40,41) de manière à constituer un ensemble monolithique.