Brevet FR2538723A1 — publié le 19840706

La presente invention se rapporte à un laminoir. Lors du laminage des feuillards d'acier, les cylindres flêchissent sous l'effet de la pression de laminage qui est engendrée entre les cylindres et la bande laminée. Il est né cessaire de compenser ce fléchissement. En pratique, dans une installation de laminage, le même laminoir lamine des matieres variées de dimensions et/ou de qualites différentes et en con- séquence des pressions de laminage differentes sont engendrees de sorte que les cylindres du laminoir flechissent de manières diverses ; il est très difficile de compenser de tels fléchis- sements des cylindres. On exige des laminoirs modernes qu'ils produisent des produits lamines ayant un profil de section et une planéité améliorés. Jusqu'à maintenant, pour satisfaire de telles exigences, on a appliqué en combinaison dans le laminage le procédé de "bombé initial des cylindres" et le procédé de "courbure des cylindres". Toutefois, meme en appliquant ces deux huzocé des on n'obtient pas toujours des resultats satisfaisants par ce que le procédé du "bombé initial des cylindres" exige un fréquent remplacement des cylindres et que le procédé de "cour- bure des cylindres" limite la force de flechissement en raison de la plus faible résistance mécanique de l'empoise et/on du tourillon des cylindres. Une solution proposée pour résoudre les problèmes énumérés plus haut consiste à utiliser un train de laminoirs comprenant un laminoir à six cages dans lequel les cylindres in- termédiaires sont decales dans la direction axiale pour limi- ter le fléchissement des cylindres travaillants. Malheureuse- ment, l'installation dun tel laminoir est coateuse et il est difficile de regler la courbure de la matière laminée parce que les cylindres intermédiaires sont disposés asymétriquement par rapport à ltaxe du laminoir et que, par ailleurs, les cylindres s'usent rapidement.En outre, la transformation dlun laminoir classique à quatre cages en un laminoir à six cages demande un temps d'arrêt de plusieurs jours, pouvant atteindre dix jours, pendant lequel la production est arrêtée. Ceci ac croît considérablement les coûts de production. Suivant une variante, il a eté proposé un cylindre à bombe variable. Le cylindre à bombé variable (que l'on appel lera ci-après le "cylindre BV") comprend, comme représenté sur la Fig. 1 des dessins annexés, un arbre 1, un manchon 2 et un jeu ou espace annulaire 3 forme entre 11 arbre et le man chon. La hauteur du bombe du cylindre BV (c'est-à-dire la di latation radiale du cylindre) peut être réglée en introduisant un agent (par exemple de l'eau, de l'huile, de la graisse ou équivalent) sous haute pression, à partir d'un dispositif 4 de mise sous pression de fluide, dans l'espace 3, au moyen d'un conduit 5 forme' dans l'arbre 1 et en ajustant la pression du fluide au moyen du dispositif 4. Habituellement, le cylindre BV est principalement uti lise 8 la place du cylindre d'appui d'un laminoir a cages mul tiples et il a l'avantage de permettre de modifier facilement la hauteur du bombé du cylindre au cours de l'opération de laminage. Toutefois, si l'on de sire un taux de réduction de la- minage supérieur à celui obtenu par l'opération de laminage classique, il est impossible dans certains cas, de compenser le flechissement du cylindre uniquement en réglant la hauteur du bombe du cylindre BV. Plus récemment, il est devenu souhaitable, pour accroî- tre le rendement et la qualité du laminage, de disposer d'un laminoir qui puisse fournir un taux de réduction plus élevé et, de préférence un laminoir qui presente une plus large plage de compensation du flechissement des cylindres et dans lequel il soit possible de compenser l'usure des cylindres.et/ou le bombé thermique. Un but de l'invention est de réaliser, par une simple modification d'un laminoir déjà existant, un laminoir capable d'assurer une réduction plus importante que celle obtenue avec les laminoirs classiques et d'améliorer de cette façon le réglage de l'épaisseur de la matière laminée. Dans ce but la présente invention a pour objet un laminoir qui comprend deux cylindres intermédiaires parallèles montésentre un cylindre-de travail et un cylindre d'appui soit dans un jeu supérieur, soit dans un jeu inférieur, soit à la fois dans les deux jeux, chacun des cylindres intermé- diaires étant soutenu par des moyens de support correspondants à galets qui peuvent se rapprocher ou s'éloigner de leurs cylindres intermédiaires respectifs. En réglant la distance de deplacement des moyens de support, on peut modifier la courbure horizontale de chaque cylindre intermédiaire et régler ainsi le profil de la matière laminée. De préference, le diamètre du cylindre de trav.ail com- biné aux cylindres intermédiaires est plus petit que celui de l'autre cylindre de travail. Etant donne que le cylindre de travail, plus petit, fléchit davantage que le cylindre de travail classique sous la mème pression de lainage, ceci assure une meilleure maîtrise du profil du produit laminé. En outre, les moyens de support sont de préférence constitués par plusieurs galets alignés coaxialement côte à cate qui peuvent être rapprochés ou éloignés chacun indépendamment du cylindre intermédiaire correspondant. Il est possible d'utiliser des organes de courbure de cylindres classiques, en combinaison avec au moins l'un des cylindres de travail, intermédiaires et d'appui. Le cylindre d'appui peut titre constitué par le cylindre BV. Par ailleurs, pour éliminer l'usure localisée des cylindres et améliorer la martyrise du fléchissement des cylindres les cylindres de travail supérieur et inférieur peuvent se déplacer le long de leurs axes longitudinaux. En choisissant des combinaisons appropriées des modifications mentionnées ci-dessus, on peut faire fléchir le cylindre de travail dans des mesures différentes pour obtenir une meilleure maîtrise de l'ensemble du profil complexe du produit laminé. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront d'ailleurs au cours de la description qui va suivre, de modes de réalisation représentés. Aux dessins annexés et donnés uniquement à titre d'exemples. Sur ces dessins - la Fig. 1 est une vue longitudinale d'un cylindre BV utilisé dans un laminoir suivant l'invention, sur laquelle la moitié supérieure du cylindre est représentée en coupe longitudinale - les Fig. 2 et 3 sont des vues de c8té de la moitié supérieure du laminoir suivant l'invention - la Fig. 4 est une vue de côté du laminoir suivant l'invention ; - la Fig. 5 est une vue de dessous suivant la ligne V-V de la Fig. 2 ;; - la Fig. 6 est une vue de dessous suivant la ligne VI-VI de la Fig. 3 - les Fig. 7(A) à 7(D) sont des vues schématiques en coupe longitudinale de variantes de réalisation du cylindre BV de la-Fig. 1 ; les Fig. 8(A) a 8(C) sont des vues de côté schémati.- ques montrant des variantes de réalisation du laminoir suivant l'invention - la Fig. 9 est une illustration schématique d'un dispositif de commande du laminoir suivant l'invention - la Fig. 10 est un schéma montrant un exemple de cons truction d'un train continu utilisant le laminoir suivant ltin- Invention - la Fig. 11 est un graphique montrant la répartition de l'épaisseur de la matiere apyres une opération de laminage effectuée au moyen-du-laminoir suivant l'invention ; et - la Fig. 12 est une représentation schématique de la construction d'un mécanisme de déplacement d'un cylindre de travail (ou d'un cylindre intermédiaire) du laminoir. L'invention sera à présent décrite en détails en regard des dessins qui montrent des formes de réalisation du laminoir suivant 11 invention comme représenté sur les Fig. 2 et 3, un laminoir suivant l'invention comprend un jeu supérieur de cylindres composé d'un cylindre de travail 7-et d'un cylindre d'appui 8, et un jeu inférieur de cylindres composé d'un cylindre de travail 7 et d'un cylindre d'appui 8.Suivant l'in- vention, deux cylindres intermédiaires 6 sont disposés parai lelement l'un a l'autre, entre le cylindre de travail 7 et le cylindre d'appui 8 soit du jeu supérieur, soit du jeu inférieur soit encore de chacun des deux jeux (par exemple d'un jeu su rieur de cylindres 7, 8 sur les Fig 2 et 3), ces cylindres intermédiaires étant soutenus par des moyens de support à ga- lets 9.Les galets de support 9 peuvent être déplacés dans une direction horizontale (comme montré par les flèches sur les Fig. 2 et 3), par des moyens de poussée on de déplacement 91 (Fig.5) tel qu'un vérin hydraulique ou analogue. En réglant la longueur du déplacement des galets de support 9, on peut également ajuster la courbure horizontale des cylindres interm médiaires, de manière a' déterminer le degré de fléchissement des cylindres de travail 7. Les cylindres de travail supérieur et inférieur 7 peuvent avoir le même diamètre ou encore, ainsi que représenté sur la Fig.4, le diamètre du cylindre de travail combine aux cylindres intermédiaires 6 (c'est-à-dire du cylindre de tra- vail supérieur) peut être plus petit que celui du cylindre de travail inférieur. Les moyens de support 9 peuvent comporter un galet unique, comme représente sur la Fig 5, ou comporter une série de galets, comme représenté sur la Fig 6. Sur la Fig. 6, les moyens de support sont constitués par deux galets Dans ce dernier cas, chaque galet de support 9 est déplacé par des moyens de déplacement 91 correspondants.On peut uti- liser un appareil classique de courbure des cylindres (non représenté) en combinaison avec les cylindres de travail 7, les cylindres intermédiaires 6 et les cylindres d'appui 8. Le cylindre d'appui 8 peut avantageusement titre consti tué par un cylindre BV (c'est-à-dire un cylindre à bombé va riable) tel que celui représenté sur la Fig. 1. Par exemple, comme représenté sur la Fig. 4, le cylindre d'appui supérieur 8 peut être constitué par un cylindre BV (indiqué sur les dessins par le symbole # . Le jeu ou espace 3 prévu à l'intérieur du cylindre BV peut titre un espace unique (Fig.7(A), ou être constitué par une série d'espaces (Fig.7 (B) à 7 (D) On peut réaliser différentes combinaisons du cylindre BV avec les cylindres intermédiaires ; plusieurs exemples de telles combinaisons sont représentes sur les Fig. 8(A) à 8(C).Idéalement, un cylindre BV et des cylindres intermédiai- res devraient être montés dans chacune des deux moitiés, supérieure et inférieure du laminoir, ainsi que représenté sur la Fig. 8(A); toutefois, compte tenu des exigences du laminé nage, il est possible d'obtenir les résultats de laminage désirés meme si l'on ne prévoit ces cylindres que dans la moitié supérieure ou dans la moitié inférieure du laminoir. Par exemple, et comme représente sur la Fîg08(B), un cylindre d'appui intermédiaire additionnel 8 (qui n'est pas un cylindre BV) peut être monté entre le cylindre d'appui supérieur 8 et les cylindres intermédiaires supérieurs 6 ou comme représenté sur la Fig. 8 (C), un cylindre d'appui supplémentaire 8 (qui n'est pas un cylindre BV) peut titre disposé entre le cylindre de travail 7 et et le cylindre d'appui 8 dans la moitié du laminoir dans laquelle il n'est pas prévu de cylindres intermédiaires (c'est-à-dire dans la moitié inférieure du laminoir dans la forme de réalisation représentée). Par ailleurs, il est connu que, lors-du laminage à chaud, une limitation du "programme" dûe à l'abrasion ou a l'usure des cylindres réduit la productivité de l'opération de laminage, Pour éliminer l'usure localisée des cylindres, et permettre ainsi de réaliser une opération de laminage "sans programme" on peut déplacer les cylindres de travail, supérieur et inférieur, 7 ou les cylindres intermédiaires 6 supérieurs ou inférieurs, de préférence parallèlement à leurs axes longitudinaux, comme représenté sur la Fig. 12. Ceci per met également dXaméliorer la maîtrise du fléchissement des cylindres.Par exemple, sur la Fig 12, chaque cylindre de travail 7, ou cylindre intermédiaire 6, peut titre déplacé dans un sens ou dans l'autre, comme indiqué par les flèches, à l'aide de moyens de déplacement appropriés tels qu'un ensemble piston-cylindre. La Fig. 9 montre une forme due réalisation d'un dispositif de commande destiné à régler la forme ou le profil du produit laminé. Dans cette forme de réalisation, un détecteur de profil (et/ou un capteur de forme) ll est monté sur le coté de sortie du laminoir 10 suivant l'invention. Le détecteur de profil et/ou le capteur de forme peut titre prévu sur le caté d'en- trée du laminoir ou à la fois du côté de l'entrée et du coté de la sortie. Le détecteur de profil ll détecte le profil du produit laminé en engendrant un signal de détection de profil qui est a son tour envoyé à une unité de commande 12 par une ligne appropriée. L'unité de commande 12 reçoit également un signal représentatif d'une valeur de consigne et elle compare ces deux signaux pour engendrer un signal de correction.Ce signal de correction est envoyé respectivement aux moyens 91 (Fig.5) de déplacement des moyens de support 9 et à un dispositif classique 4 (Fig.l) de mise sous pression de fluide pour le cylindre BV qui fait office de cylindre d'appui 8,de sorte qu'ainsi les positions horizontales des galets 9, et la hauteur du bombé des cylindres 8 sont réglées. Par ailleurs le signal de correction peut être envoyé à un organe existant (non représenté) pour les cylindres de travail 7 afin dBamé liorer l'effet de réglage du profil. La Fig. 10 montre un exemple d'un train de laminaires continu utilisant le laminoir 10 suivant linvention. Ainsi que représenté, le laminoir 10 de l'invention n'est pas nécessairement adopté pour toutes les cages du train continu. Dams la forme de réalisation représentée, seule la première et la deu- xième cages sont constituées par des laminoirs 10 suivant l'invention. Par ailleurs, les différents laminoirs 10 uti- lisés comme cages dans le train continu ne sont pas tous nécessairement de même construction La construction de chacun des laminoirs qui constituent les cages de train continu peut être déterminée de manière appropriée selon les exigences du laminage. On décrira maintenant des exemples expérimentaux con cernant le laminoir suivant l'invention Iliconvient de remarquer ici que les exemples suivants sont présentés à titre d'il- lustration particulière de la présente invention. I1 va de soi que l'invention n'est pas limitée aux détails particuliers donnés dans ces exemples. Exemple 1 (1) Laminoir Un laminoir selon le mode de réalisation des Fig. 4 et 6, bien que les cylindres de travail supérieur et inférieur aient le même diamètre. Cylindre de travail supérieur Diamètre 80 mm (entrlinement) longueur 460 mm Cylindre de travail inférieur -: diamètre 80 mm (entraRnem2nt) longueur 46Q mm Cylindres intermédiaires supérieurs diamètre 50 mm (X deux) longueur 460 mm Galets de support : diamètre 120 mm (X quatre) longueur 150 mm Cylindre d'appui supérieur : diamètre 200 mm (cylindre BV) longueur 460 mm Pression d'huile maximum 500 kg/cm2 Dilatation maximum 0,07mm de rayon Cylindre d'appui inférieur * diamètre 200 mm (cylindre non BV) longueur 460 mm (2) Laminage On a laminé une tôle d'aluminium ayant une épaisseur de 4 mm et une largeur de 350 mm sous une charge de 20 tonnes. La pression intérieure du cylindre BV (cylindre d'appui supé- rieur) et la distance de déplacement des galets de support ont été réglées au cours du laminage. (3) P.esultats La répartition de l'épaisseur de la tale d'aluminium après le laminage est représentée par la courbe (a) de la Fsgo 11. Lorsque la distance de déplacement des galets de support a été supérieure de 1,0 mm a la valeur de référence (c'est-à- dire lorsque chacun de ces galets a été déplacé vers l'intérieur de 1,0 mm par rapport à la position de référence) la ré- partition de l'épaisseur de la tôle d'aluminium laminée devient a courbe (b) de la Fig 11. En comparant la courbe (a) et la courbe (b), on peut constater que le déplacement des galets de support contribue a compenser le fléchissement des cylindres de travail. Exemple 2 On a utilisé un laminoir analogue a celui de l'exemple 1. Toutefois, dans cet exemple 2, on a ajouté une charge de 2 tonnes à l'organe de courbure de cylindre agissant sur le cylindre de travail0 La courbe (c) de la Fig0 ll montre la rem partition de l'épaisseur de la tale après l'opération de laminage. Il résulte clairement de l'examen de cette courbe que le fléchissement des cylindres de travail a encore été réduit. Exemple 3 On a utilisé un laminoir analogue a celui de l'exemple 1. Toutefois, dans cet exemple 3, la pression d'huile à l'intérieur du cylindre BV a eté. réglée à 500 kg/cm2 (maximum) et la dilatation du cylindre de BV a été réglée sur 70 microns pour le rayon (maximum). La courbe (d) de la Fig. ll montre la répartition de l'épaisseur de la tale après 11 opération de laminage. I1 ressort clairement de l'examen de cette courbe (d) que le fléchissement du cylindre de travail a été entièrement compensé et que la partie centrale de la tale a été rendue lé- gèrement plus mince que ses parties latérales. Exemple 4 On a utilisé un laminoir ayant la même construction que celui de exemple 3. Toutefois, dans cet exemple 4, les cylindres de travail supérieur et inférieur ont été déplacés de 100 mm en sens inverse l'un de l'autre le long de leurs axes. La courbe (e) de la Fige 11 montre la répartition de l'épais- seur de la taie d'aluminium après l'opération de laminage. Ainsi qu'il ressort de cette courbe (e), la partie centrale de la tale obtenue est beaucoup plus mince que ses parties latérales. Ceci signifie que, le laminoir de cet exemple 4, possède également une grande aptitude à compenser le fléchisse- ment du cylindre de travail. xemple 5 On a utilisé un laminoir analogue a celui de l'exemple 1. Toutefois, dans ce cas, le cylindre de travail supérieur de l'exemple 1 (diamètre 80 mm) était remplacé par un cylindre de travail supérieur ayant un diamètre de 60 mm Dans cet e emple, l'opération de laminage était la même que celle de l'exemple 1.On a pu ainsi observer que l'effet de courbure des cylindres intermédiaires était à peu près doublé et que l'effet du rouleau BV était multiplié par environ 1,5 Exemple 6 Les exemples 1 à 5 ci-dessus ont montré que le laminoir suivant l'invention assure une maîtrise efficace de la forme et/ou du prof du produit lamine. Ici, une bande d'acier la minée a froid ayant une épaisseur de 0,4 mm et une largeur de 300 mm a été laminée avec un taux de réduction d'environ 13 % en utilisant le laminoir suivant.Le laminoir utilisé était du même type que celui de l'exemple 1 . Les rouleaux de travail supérieur et inférieur avaient un diamètre de 80 mm et les cylindres intermédiaires étaient décalés vers l'intérieur de 1,0 mm. Le résultat a été de modifier l'inclinaison de la bande d'acier de 4 %.Lorsqu'on utilisait un cylindre BV dans l'une ou l'autre des moitiés du laminoir, on observait que l'inclinaison de la bande dtacier était modifiée de 1,5 Se Exemple 7 Dans une opération de laminage analogue à celle de l'e- xemple VI, on a utilisé un laminoir ayant un cylindre de travail supérieur d'un diamètre de 60 mm et un cylindre de travail inférieur d'un diamètre de 80 mm et on a décalé les cylindres intermédiaires vers l'intérieur de 1,0 mn, Sous cet effet, la pente de la bande a été modifiée de 6,5 %.Lorsque le cylindre BV était utilisé dans l'une ou l'autre des moitiés du laminoir, la pente -était modifiée de 3 %- Exemple 8 On a utilisé le laminoir de exemple VI Par ailleurs dans ltopération de laminage, on a utilisé une "diminution de courbure en combinaison avec une courbure des cylindres in- termédiaires. Le résultat a été de faire apparaître sur la bande d'acier laminée une forme ou un profil complexe indésirable comprenant â la fois un gauchissement central et des l'ondulations de bords". Il ressort clairement de ce fait que l'on peut commander un allongement combiné au moyen du lami- noir suivant l'invention Exemple 9 On a utilisé le laminoir de l'exemple 1. Toutefois, dans cet exemple 9, deux cylindres intermédiaires parallèles ont été déplacés le long de leurs axes Le résultat a été que la forme de bandes mentionnée plus haut å l'exemple 8 variait de l'ondulation des bords au gauchissement central. Ceci si gnifie que le déplacement de deux cylindres intermédiaires en sens inverse l'un de l'autre est également efficace pour maîtriser le fléchissement du cylindre de travail. R E V E N D I C A T-I o N S I - Laminoir comprenant un jeu supérieur de cylindres comprenant un cylindre de travail et un cylindre d'appui et un jeu inférieur de cylindres comprenant un cylindre de travail et un cylindre d?appui, caractérisé en ce que deux cylindres intermédiaires parallèles (6) sont montés entre le cylindre de travail (7) et le cylindre d'appui (8) du jeu supé- rieur, ou du jeu inférieur ou encore de chacun de ces deux jeux, chacun des cylindres intermédiaires (6) étant soutenu par des moyens de support à galets correspondants (9) et en ce que ces moyens de support à galets (9) peuvent être rapprochés ou éloignés des cylindres intermédiaires (6) correspondants. 2 - Laminoir suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du cylindre de travail (7) qui -est -com- biné aux cylindres intermédiaires (6) est plus petit que celui de l'autre cylindre de travail (7). 3 - Laminoir suivant l'une des revendications l et 2, caractérisé en-ce que les moyens de support (9) comprennent une série de galets de support alignés coaxialement cate a catie, et pouvant chacun être rapproché ou éloigné indépendam- ment du cylindre intermédiaire (6) correspondant 4 - Laminoir suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des organes de courbure des cylindres sont prévus pour au moins l'un des cylindres de travail (7), cylindres intermédiaires (6) et cylindre d'appui (8). 5 - Laminoir suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins l'un des cylindres d'appui (8) est constitué par un cylindre à bombé variable0 6 - Laminoir suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cylindre de travail (7) supérieur et le cylindre de travail (7) inférieur peuvent être déplacés le long de leurs axes en sens inverse l'un de l'autre. 7 - Laminoir suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que deux cylindres intermédiaires parallèles (6) peuvent être déplacés le long de leurs axes en sens inver- se l'un de l'autre.