Brevet FR2517993A1 — publié le 19830617

La présente invention se rapporte å la metallurgie ; elle est, en particulier, relative à l'équipement de laminage et concerne plus spécialement une cage A cylindres de laminoir. L'invention est applicable au laminage à froid de bandes métalliques à l'aide de laminoirs à cage unique à mouvement alternatif ou non ainsi qu'à l'aide de laminoirs multicages. L'invention présente le plus d'intérêt pour le laminage de bandes métalliques à dureté faible ou moyenne. I1 est admis comme évident que la différence de- paisseur (par exemple, longitudinale) d'une bande, luron est en train de laminer, est en partie fonction de ltexcentrici- té totale des cylindres. L'importance de l'effet que ltex- centricité en question a sur la différence d'épaisseur, crott avec la diminution de la rigidité de la bande qu'on est en train de laminer et avec 'augmentation de la rigidité de la cage. Si l'on prend en considération que la différence d'épaisseur longitudinale est A son tour A l'origine d'une différence d'épaisseur transversale, on peut en conclure que l'excentricité et la forme ovalisée des cylindres sont préjudiciables du point de vue de la précision des dimensions et de la forme de la bande à obtenir par laminage. De plus, lorsqu'on opère par un procédé de laminage A enroulement, en présence d'une tension de la bande laminée (pour les laminoirs à cage unique, tension de la bande entre la cage A cylindres et l'enrouleuse et pour les laminoirs multicages, tension entre les cages), 11 excentricité totale nuit à la stabilité de la tension, ce qui conduit, 6 galement A la réduction de la qualité de la bande laminée, et rend plus difficile le déroulement normal du processus technologique. A l'heure actuelle il existe plusieurs modes opé- ratoires visant A remédier A l'effet négatif de ltexcenSsrici- té totale, parmi lesquels deux seulement sont tout A fait efficaces et faciles à réaliser. Il s'agit d'accroitre la précision de rectification des cylindres de travail et d'appui de mettre au point une cage à caractéristiques de rigidité variable (réglable). Dans le premier cas, l'usure des cylindres (changement de forme) a pour effet la disparition rapide de l'avant tage offert par la précision élevée de leur rectification. C'est la raison pour laquelle on préfere la deuxième voie. On connut par exemple une cage à cylindres de laminoir A caractéristique de rigidité variable (voir le brevet d'invention du Japon n0.43 - 18270), laquelle cage comporte deux bâtis verticaux dont chacun présente une fenêtre dé- limitée par des montants et linteaux dans laquelle sont disposées des semelles portant des cylindres de travail et d'appui. Dans les linteaux inférieur et supérieur de chacun des bAtis sont montés des organes presseurs constitués par des vérins hydrauliques qui coopèrent avec les semelles respectives des cylindres d'appui. D'autre part, le linteau supérieur de chacun des bâtis est muni de deux vis d'ajustage commandées auxquelles sont reliés des appareils de mesure d'effort de laminage.Entre les appareils de mesure précités et la semelle inférieure du cylindre d'appui sont intercalés des éléments d'entretoisement. Cette conception de la cage à cylindres permet dt obtenir deux caractéristiques de rigidité lors du laminage de la bande métallique. L'une desdites caractéristiques est obtenue grâce au maintien (à l'aide du système hydraulique) d'un rapport constant entre les efforts dans les éléments d'entretoisement et les efforts de laminage. La caractéristique de rigidité résultante est suffisamment importante. Dans ce cas, l'effet exercé par l'excentricité totale des cylindres sur l'épaisseur de la bande qu'on est en train de lamie ner, est tout A fait sensible.Le fonctionnement stable de ce système de réglage automatique de paisseur de la bande laminée est possible grtce au fait que le seuil de non sensi bilité dudit système est assez élevé (supérieur A la valeur de la différence d'épaisseur conditionnée par ltexcentrici- té et la forme ovalisée des cylindres). Cela permet de ne pas réagir aux changements à haute fréquence de l'épaisseur de la bande quton observe sous l'effet de l'excentricité totale des cylindres. L'autre caractéristique de rigidité,(ltcheg proche du zéro) de la cage à cylindres est due au maintien de la pression constante dans le vérin hydraulique de l'organe presseur coopérant avec les semelles inférieures des cylindres d'appui. Du fait que la rigidité des éléments d'entretoisement est sensiblement plus faible que celle du asti, la rigidité d'une cage à cylindres précontrainte (dans ce cas, on a mis en oeuvre le principe de la modification de la ca- ractéristique de rigidité de la cage précontrainte) est proche de celle d'une cage ordinaire.Cette cage n'est pas adaptée A dresser efficacement une bande présentant une différence d'épaisseur d'origine et une différence d'épaisseur acquise lors des passes précédentes sous l'effet de l'excen- tricité des cylindres. I1 ressort aussi de ce qui vient d't- tre dit que le vérin hydraulique ne permet de créer en génie ral qu'une caractéristique de rigidité lAche et eue son action visant à diminuer l'effet de l'excentricité totale des cylindres sur la différence d'épaisseur de la bande laminée n'est valable que pour une passe donnée ou pour une cage considéxée. Il y a lieu ici à noter que l'organe presseur susmentionné ne peut pas participer efficacement et substantiellement au dressage d'une bande présentant la différence d'épaisseur en question. Tous ces inconvénients nuisent considérablement A la précision dimensionnelle et, par la-même, la qualité de la bande laminée. Un autre inconvénient non négligeable de la structure décrite réside dans le caractère compliqué des organes at systèmes commandant la pression et le volume dans les vé rins hydrauliques de l'organe presseur contrôlant la rigidité de la cage à cylindres. L'invention vise donc à remédier aux inconvénients précités. On se propose pour tache de mettre au point une cage à cylindres de laminoir qui de par la conception de ses bAtis se présenterait comme une structure plus simple et permettant dtaméliorer la qualité de la bande métallique lami nee. Elle a donc pour objet une cage à cylindres de laminoir, du type comportant deux b3tis verticaux dont chacun présente une fenetre délimitée par des montants et linteaux, dans laquelle sont disposees des semelles portant des cylindres de travail et d'appui, ainsi que des organes presseurs montés dans les linteaux inférieur et supérieur de chacun des batiks et coopérant avec les semelles respectives des cylindres d'appui, caractérisée en ce que dans la partie médiane des montants de chacun des astis sont réalisées des saillies débouchant dans lwouvexture de la entre et coopérant avec la semelle du cylindre d'appui inférieur lorsque cette semelle se trouve en position haute extrême et en ce que dans le linteau inférieur de chacun des astis sont montés des écéments élastiques coopérant avec ladite semelle lorsque celle-ci se trouve en position basse extrême. Cette conception de la cage à cylindres permet d'obtenir, lors du processus de laminage de la bande métallique, deux caractéristiques de rigidité dont l'une est suffisamment faible par rapport A l'autre. Cela permet un con trtle efficace de l'épaisseur de la bande, qu'on est en train de laminer, en recourant aux systemes de réglage automatique traditionnels, les premières passes étant opérées A rigidité élevée de la cage et les dernières l'étant à rigidité réduite. Le fait de pouvoir opérer le laminage A rigidité réduite de la cage à cylindres permet de diminuer sensiblement l'effet de l'excentricité totale sur l'épaisseur de la bande laminée pendant la passe donnée et de dresser efficacement la bande atteinte de différence d'épaisseur d'origine à l'aide du système de réglage automatique de l'épaisseur de la bande, lequel système présente, gracie A la rigidité ré duite, un faible seuil de non sensibilité. La rigidité minimale de la cage à cylindre s'établit à laide d'éléments é lastiques choisis en fonction de la rigidité des bandes métalliques A laminer et compte tenu de la précision voulue. La cage A cylindres proposée est d'une conception plus simple ce qui s'explique par les faits suivants. La cage revendiquée est dépourvue de système auxiliaire comportant quatre vis d'ajustage commandées avec des appareils de mesure d'effort de laminage reliés à ces vis en outre, elle nta plus besoin du système hydraulique de commande du vérin inférieur (organe presseur) difficile A réa- liser, qui est quand même indispensable à l'obtention de deux caractéristiques de rigidité différentes. Cet avantage est dt A ce que la cage à cylindres revendiquée permet d'obtenir les deux caractéristiques de rigidité au moyen de l'organe presseur à l'aide duquel on met la semelle inférieure du cylindre d'appui inférieur en contact soit avec des saillies réalisées sur les montants des bStis, soit avec des éléments élastiques disposés dans le linteau inférieur de chacun des bâtis. On considère comme le plus simple, du point de vue de la conception, et fiable en fonctionnement un mode de réalisation de la cage A cylindre, caractérisé en ce que les éléments élastiques se présentent en forme de tiges introdui- tes dans des douilles, qui sont fixées sur le linteau infé rieur de chacun des astis, où elles s'appuient contre le fond desdites douilles. On considère corme plus efficace en fonctionnement un mode de réalisation de la cage A cylindres, caractérisé en ce qu'entre les saillies des montants de chacun des batiks et la semelle du cylindre d'appui inférieur coopérant avec ces saillies, sont prevus des éléments de contact servant A compenser les variations du jeu entre lesdites saillies et semelle. Ce jeu peut être modifié, par exemple, au cours de chaque nouvelle rectification des cylindres de travail et. d'appui. On considère aussi comme très simple et fiable un autre mode de réalisation de la cage A cylindres, qui est caractérisé en ce que chaque élément de contact se présente sous la forme d'une paire de clavettes dont l'une est adaptée pour le déplacement de va-et-vient par rapport à l'autre. Ltinvention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de difé- rents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 représente en coupe verticale la vue d'ensemble d'une cage à cylindres de laminoir suivant l'in vention - la Fig. 2 représente schématiquement en coupe verticale un mode de réalisation de la cage à cylindres suivant l'invention, munie d'éléments de contact ; - la Fig. 3 représente la cage A cylindres en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 - la Fig. 4 représente la cage à cylindres en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3. La cage à cylindres de laminoir représentée à la Fig. 1 comprend deux bâtis verticaux 1. Chacun des bâtis 1 se compose de montants 2 et de linteaux supérieur et inférieur, respectivement, 3 et 4, qui, ensemble, délimitent une fene- tre 5. Dans la fenêtre 5 sont disposées des semelles 6, portant des cylindres de travail 7, et des semelles 8 portant des cylindres d'appui 9. Dans les linteaux inférieur 4 et supérieur 3 de chacun des bAtis 1 sont montés des organes presseurs, respectivement, 10 et 11. L'organe presseur 10 coopère avec les semelles 8 du cylindre d'appui inférieur 9 et l'or- gane presseur 11 coopère avec les semelles 8 du cylindre d'ap, pui supérieur 9. Les organes presseurs 10 et ll peuvent se présenter sous des formes différentes.En l'occurence, l'organe presseur 10 est un vérin hydraulique et l'organe presseur il est du type électromécanique. La semelle 8 du cylindre d'appui inférieur 9 est en coopération avec le corps 12 dudit vérin hydraulique dont la tige 73 prend appui sur le linteau inférieur 4 de chacun des batiks 1. Selon l'invention, dans la partie médiane des montants 2 de chacun des bâtis 1 sont réalisées des saillies 14 débouchant dans 11 ouverture de la entre 5 et dans le linteau inférieur 4 de chacun des batiks 1 sont montés des élé pents élastiques 15. En position haute extrie, la semelle 8 du cylindre d'appui inférieur 9 de chacun des astis 1 coopère re avec lesdites saillies 14 et, dans sa position basse extrême, elle coopère avec les élements élastiques 15 précités. Il est bien evident que les éléments élastiques 15 peuvent se présenter sous des formes différentes. Cependant on considère comme le plus simple et fiable en fonctionne- ment un mode de réalisation caractérisé en ce que les élé- ments elastiques 15 sont des tiges longues 16 (leur longueur dépasse considérablement leur diamètre) Ces tiges 16 sont logées dans des douilles 17, qui sont fixées sur le linteau inférieur 4 de chacun des bâtis 1, et s'appuient contre le fond de ces douilles. Dans la figure 2 des dessins annexes on voit représenté un autre mode de réalisation de la cage à cylindres, qui est considéré comme étant plus efficace en itonctionne- ment. La conception de cette cage a cylindres est en princi- pe analogue à celle qui vient d'trie décrite. Cependant enX tre les saillies 14 des montants 2 de chacun des bâtis 1 et la semelle 8 du cylindre d' appui inférieur 9 qui compère avec lesdites saillies, sont prévus des éléments de contact 18 ser vant à compenser les variations du jeu entre ces saillies T4 et la semelle 8 en question.Ce jeu peut varier par exemple en résultat de chaque nouvelle rectification des cylindres de travail et d'appui, respectivement, 7 et 9. Il est bien évident que les éléments de contact 18 peuvent se présenter eux aussi sous des formes différentes. Cependant, on considère le plus simple et fiable un mode de réalisation représenté dans les figures 2, 3 et 4 des dessins. En conformité avec ce mode de réalisation, chacun des éléments de contact 18 se présente sous la forme d'une paire de clavettes, une clavette 19 étant adaptée pour le déplacement de va-et-vient par rapport à l'autre clavette 20. Une clavette 20 est montée sur la semelle 8 du cylindre d'appui inférieur 9 de chacun des battis 1, alors que la clavette 19 est reliée, par l'intermédiaire d'un engrenage 21 et d'une vis sans fin 22, à un moyen de commande 23 de son déplacement de va-et-vient. La cage à cylindres de laminoir fonctionne de la manière suivante Pour que la cage à cylindres soit conforme A la caractéristique de rigidité normale, on admet, dans la cavité des vérins hydrauliques des organes presseurs 10 (Fig.1), du fluide moteur sous une pression permettant à ces vérins de produire un effort supérieur de 30 % environ à l'effort de laminage. En l'absence de la bande métallique entre les cylindres de travail 7, tout l'effort produit par les vérins hydrauliques de organe presseur 10 est reçu, du caté du corps 12 du vérin hydraulique, par les saillies 14 des montants 2 du bAti 1 par 1 t intermédiaire de la semelle 8 du cylindre d'appui inférieur 9 et, du caté de la tige 13, par le linteau inférieur 4 du bAti 1. Dans ces conditions, les portions des montants 2 des bâtis 1 qui sont disposées entre les saillies 14 et le linteau inférieur 4, subissent un effort de traction produit par les vérins hydrauliques des organes presseurs 10. Alors, les linteaux inférieurs 4 et les saillies 14 sont eux aussi soumis A la déformation sous l'effet de cet effort. Les portions supérieures des montants 2 des bâtis 1 qui sont disposées entre les saillies 14 et le linteau su périeur 3, de même que le linteau supérieur 3 et ltorgane presseur 11, subissent des efforts tout A fait insignifiants, dus A ltéquilibre des cylindres de travail et d'appui 7 et 9 respectivement. En présence de la bande métallique entre les cylindres de travail 7, l'effort de laminage qui agit vers le bas, est reçu par les linteaux inférieurs 4 des battis 1 suivant la ligne : bande métallique, cylindre de travail inférieur 7, cylindre d'appui inférieur 9, semelles 8 du cylindre appui inférieur 9, vérins hydrauliques des organes presseurs 10, linteaux inférieurs 4. Pendant ce temps, 1effort de laminage agissant vers le haut est reçu par les linteaux supérieurs 3 des bAtis 1 suivant la ligne : bande métallique, cylindre de travail supérieur 7, cylindre d'appui superieur 9, semelles 8 du cylindre d'appui supérieur 9, organes presseurs 11, linteaux supérieurs 3. Les portions des montants 2 des batiks 1 sont disposées entre les saillies 14 et les linteaux supérieurs 3, subissent alors un effort de traction égal à l'effort de laminage, alors que les portions des montants 2 disposées en- tre les saillies 14 et les linteaux inférieurs 4 subissent un effort de traction produit par les vérins hydrauliques des organes presseurs 10. Du fait que l'effort produit par les vérins hydrauliques des organes presseurs 10 est bien supérieur à l'effort de laminage, la différence entre ces efforts est reçue par les saillies 14. De cette façon, les portions inférieures des montants 2 des batiks 1, qui sont disposées entre les saillies 14 et le linteau inférieur 4, de même que les éléments cons- tituant le vérin hydraulique de l'organe presseur 10, se trouvent sous l'effet du même effort qu'elles subissaient avant l'arrivée de la bande métallique entre les cylindres de travail 7.Cela permet de conclure que la degozmation des portions inférieures précitées des montants 2 des btis 1 de même que la déformation des éléments eonstisut les vé- rins hydrauliques et celle des linteaux inférieurs 4, nta aucun effet sur ltécartement des cylindres de travail 7 et sur la rigidité totale de la cage à cylindres. I1 est cependant à noter que cette conclusion n'est juste que dans le cas où la pression prédéterminée est maintenue constante dans les vérins hydrauliques des organes presseurs 10. En présence de variations de cette pression dans les vérins hydrauliques des organes presseurs 10, on assiste au changement dudit jeu inversement à la rigidité des saillies 14 et des semelles 8 du cylindre d'appui inférieur 9. Mais la déformation éventuelle des saillies 14 et des semelles 8 du cylindre d'appui inférieur 9 sous l'effet des variations de pression dans les vérins hydrauliques des organes presseurs 10 ne peut provoquer un changement sensible du jeu entre les cylindres de travail du fait que la rigidité desdites saillies 14 et semelles s est, dans la cage A cylindres revendiquée, supérieure d'au moins un ordre A la rigidité des éléments déterminant en général la rigidité de la cage (linteaux supérieurs 3, portions supérieures des montants 2, cylindres de travail et d'appui 7 et 9) et de deux ordres, A la rigidité totale de la cage toute entière. Le régulateur de série le plus simple servant à maintenir la pression dans les vérins hydrauliques des organes presseurs 10, ne permet à la pression, d'osciller que dans une plage comprise entre - 5 %. En présence de telles oscillations de la pression et compte tenu de-la rigidité donnée des saillies 14 et des semelles 8 du cylindre dtap- pui inférieur 9, le changement du jeu entre les cylindres de travail 7, même sans tenir compte de la rigidité de la bande A laminer, ne constituera que quelques microns ou fractions de micron ce qui peut naturellement être négligé. Pour obtenir la caractéristique de rigidité douce on cesse d'amener du fluide moteur dans les vérins hydrauliques des organes presseurs 10 de sorte que la pression dans ces vérins chute pour devenir égale A zéro. Alors, les se melles 8 du cylindre d'appui inférieur se séparent des sail- lies 14 et le corps 12 du vérin hydraulique se met à coopérer avec les tiges 16 des éléments élastiques 15. Lorsque la bande métallique est présente entre les cylindres de travail 7, tous les éléments constituant la cage à cylindres se voient chargés d'un effort égal à l'effort de laminage. Comme dans le cas où l'on opère avec une caractéristique de rigidité normale, l'effort de laminage agissant vers le haut se fait sentir suivant la même ligne et dans les mêmes éléments de la cage à cylindres cylindres de travail et d'appui supérieurs 7 et 9, semelles 8 du cylindre d'appui supérieur 9, organe presseur ll et linteaux supé- rieurs des bâtis 1). Pendant ce temps, l'effort de laminage agissant vers le bas est reçu dans les linteaux inférieurs 4 suivant la ligne : bande métallique, cylindres de travail et d1ap- pui inférieurs 7 et 9, semelles 8 du cylindre dtappui inférieur 9, corps 12 des vérins hydrauliques des organes presseurs 10, éléments élastiques 15 et, enfin, linteaux inférieurs 4. Finalement, effort de laminage se ferre sur les montants 2 des bAtis 1. Dans ce cas, tous les montants 2 subissent sur toute la longueur toujours le mtme effort de traction égal A l'effort de laminage0 Il ressort de ce api vient autre dit plus haut que la cage à cylindres fonction nant dans le deuxième régime (régime de la caractéristique de rigidité douce), le jeu entre les cylindres de travail 7 est fonction de la déformation de tous les éléments précités, situés sur les deux lignes suivant lesquelles se fait sentir l'effort de laminage. I1 y a lieu ici de noter que plus nom breux sont les éléments élastiques, par l'intermédiaire desquels est transmis l'effort de laminage des cylindres de travail et d'appui 7 et 9 aux montants 2 des batiks 1, et plus faible est leur rigidité, plus faible est la rigidité de la cage toute entière. En comparant les deux régimes de fonctionnement de la cage, on voit que la formation du jeu entre les cylindres de travail 7 est en outre due, dans le deuxième régime, A la déformation des portions inférieures des montants 2 comprises entre les saillies 14 et les linteaux inférieurs 4, des linteaux 4 eux-memes, des corps 12 des vérins hydrauliques et des éléments élastiques 15. Ctest la raison pour laquelle la caractéristique de rigidité de la cage à cylindres est dans le deuxième régime de fonctionnement considérablement réduite par rapport à celle qu'on obtient dans le premier régime de son fonctionnement. Le mode de réalisation de la cage à cylindres, représenté dans les figures 2, 3 et 4 des dessins annexés, fonctionne en principe d'une manière analogue à celle décrite plus haut. Cependant, avant de procéder au laminage, les clavettes 19 des éléments de contact 18 sont ajustées de manière à être conformes aux diamètres des cylindres de travail et d'appui 7 et 9, en opérant à cet effet à l'aide des moyens de commande 23, de l'engrenage et de la vis sans fin, respectivement, 21 et 22. Cela permet de disposer la génératrice supérieure du cylindre de travail inférieur 7 au niveau de laminage en mettant sous pression les vérins hydrauliques des organes presseurs 10. C'est de cette façon quton arrive à compenser le changement du jeu entre les cylindres de travail 7. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n1 ont été donnés qu'A titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 - Cage A cylindres de laminoir, du type comportant deux bâtis verticaux (1) dont chacun présente une fenotre (5) délimitée par des montants (2) et linteaux (3,4), dans lesquelles sont disposées des semelles (6, 8) portant des cylindres de travail (7) et d'appui (9) ainsi que des organes presseurs (10, 11) montés dans les linteaux inférieur (4) et supérieur (3) de chacun des bAtis et coopérant avec les semelles respectives des cylindres d'appui (9),caractérisée en ce que dans la partie médiane des montants de chacun des astis sont realisees des saillies (14) débouchant dans l'ouverture de la entre (5) et coopérant avec la semelle (8) du cylindre d'appui (9) inférieur lorsque cette semelle se trouve en position haute extrême et en ce que dans le linteau inférieur (4) de chacun des bâtis sont montés des éléments élastiques (15) coopérant avec ladite semelle (8) lorsque celle-ci se trouve en position basse extr8me. 2 - Cage à cylindres suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments élastiques (15) précités se présentent sous la forme de tiges (16) introduites dans des douilles (17) qui sont montées dans le linteau inférieur (4) de chacun des bAtis, où elles s'appuient contre le fond desdites douilles. 3 - Cage A cylindres suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'entre les saillies (14) des montants de chacun des batiks et la semelle (8) du cylindre d' appui inférieur (9),coopérant avec ces saillies, sont prévus des éléments de contact (18) servant A compenser les changements du jeu entre lesdites saillies (14) et la semelle (8). 4 - Cage à cylindres suivant la revendication 3, caractérisée en ce que chaque élément de contact (18) se présente en forme d'une paire de clavettes (19, 20) dont l'une est adaptée pour un déplacement de va-et-vient par rapport à l'autre.