Brevet FR2555076A1 — publié le 19850524

L'invention concerne un cylindre pour des laminoirs à froid et à chaud ou pour des laminoirs à tôles, comprenant un noyau et un bandage de cylindre ainsi qu'une cavité an- nulaire entre le noyau et le bandage du cylindre, une con- duite de fluide sous pression communiquant, à l'intérieur du noyau, avec la cavité, et le bombement du cylindre pou- vant être modifié en appliquant une pression hydraulique au bandage du cylindre, dans la région de la cavité. Afin de compenser le fléchissement des cylindres du à l'effort de laminage, il est connu de varier le bombe- ment des cylindres. Pour des cylindres du genre précité, on confère pour cela en quelque sorte une courbure au bandage du cylindre. La courbure du bandage du cylindre est obtenue en soumettant le bandage ou la cavité entre le bandage et le noyau du cylindre à la pression du fluide. Comme fluide sous pression, on utilise normalement un fluide hydraulique. La courbure ou le bombement du cylindre peut être varié en fonction de la pression régnant à l'intérieur de la cavité. La pression intérieure peut être réglée respectivement pour le bombement désiré. Un simple réglage de la pression du fluide hydraulique permet ainsi de varier le bombement rapidement et à volonté. Dans le cas des cylindres du genre précité, le bandage est fretté aux deux extrémités sur le noyau du cylindre de telle façon que la cavité annulaire s'étend pratiquement sur toute la longueur du cylindre. Le frettage du bandage du cylindre nécessite son échauffement aux deux extrémités. En général, le bandage chauffé est enfilé sur le noyau surrefroidi et s'emmanche simultanément aux deux extrémités du fait de la compensation en température. Dans la région des ajustements frettés, il se produit alors une compensation en température relativement rapide par rapport au milieu du cylindre de telle façon qu'un refroidissement supplémentaire du bandage du cylindre entraîne des efforts de traction axiaux considérables. En même temps, des contraintes de compression correspondantes apparaissent dans le noyau du cylindre. Les efforts de traction dans le bandage du cylindre s'opposent à la courbure du bandage du cylindre lors de la mise sous pression de la cavité 2 2555076 annulaire, ce qui oblige à travailler avec des pressions hydrauliques relativement élevées pour modifier le bombement du cylindre par la courbure du bandage du cylindre. De plus, il est désavantageux que, dans les cas des cylindres avec un bandage fretté des deux côtés sur le noyau, les sections du cylindre sont soumises à un effort de torsion qui est plus grand que celui enregistré avec les cylindres conven- tionnels. Cet effort de torsion est dû au fait que, dans des cages de laminoir, les cylindres sont généralement entraînes par un côté seulement. Il en résulte, du fait de la torsion, une déformation croissante des sections en direction du côté non entraîné du cylindre. En particulier dans les laminoirs à chaud, cette déformation par torsion exerce une influence sur les matières laminées. Il se produit des incurvations dites de bande, à savoir des écarts horizontaux de la bande par rapport à la droite. Des incurvations de bande sont à l'origine d'importantesdifficultés de guidage dans les laminoirs et installations technologiques et elles sont donc indésirables. La présente invention a pour objet de créer pour des laminoirs à froid et à chaud un cylindre du genre pré- cité qui peut être réalisé d'une manière relativement simple et tout en conservant un bombement variable avec un bandage essentiellement exempt d'efforts de traction et un noyau de cylindre essentiellement exempt de contraintes de compres- sion et qui se distingue, en service, par une réduction considérable de la déformation par torsion de ses sections. Selon l'invention, dans le cas d'un cylindre de ce genre, ce but est atteint par le fait que, dans la région médiane du cylindre, le bandage s'appuie sur le noyau du cylindre et que la cavité est subdivisée en espaces annu- laires disposés de part et d'autre de l'appui et comprenant des raccords de fluide hydraulique particuliers et, aux extrémités du cylindre, des joints d'étanchéité radiaux souples. Ces mesures prévues dans le cadre de l'invention ont tout d'abord pour effet que le bandage du cylindre n'est plus enserré en quelque sorte par les ajustements frettés dans la région des extrémités du cylindre. On obtient, au contraire, un bandage de cylindre essentiellement exempt d'efforts de traction et un noyau de cylindre essentielle- ment exempt de contraintes de compression. La compensation du fléchissement du cylindre intervient dans les régions des espaces annulaires de part et d'autre de l'appui médian du bandage du cylindre. Pour un cylindre en service, le bandage de cylindre dans l'emprise peut être réglé, à droite et à gauche de l'appui médian, sur une ligne de flexion qui résulte de la déformation élastique en charge d'une part et de la courbure sous l'effet de la pression dans les espaces annulaires d'autre part. La pression hydraulique dans les espaces annulaires détermine donc la quantité de laquelle les extrémités du bandage de cylindre dans l'emprise peuvent être en quelque sorte courbées vers le bas et vers le haut par rapport à son appui médian. D'autres caractéristiques essentielles de l'inven- tion sont exposées ci-après. Ainsi, l'invention prévoit que dans la région médiane le bandage du cylindre est relié au noyau du cylindre par un ajustement fretté. Pour permettre une séparation simple du bandage et du noyau du cylindre, l'invention recommande à cet égard de réaliser l'ajustement fretté médian entre le bandage et le noyau du cylindre sous la forme d'un ajustement serré oléohydraulique amovible comportant des conduits à haute pression particuliers dans le noyau de cylindre et une ou plusieurs rainures annulaires dans la région de l'ajustement fretté. Selon l'invention, le bandage et/ou le noyau du cylindre présentent, dans la région des extrémités du cylindre, des rétrécissements ou évidements qui forment les espaces annulaires de telle façon que la fabrication du bandage aussi bien que du noyau du cylindre, avec des sections qui s'élargissent symétriquement en direction des extrémités du cylindre, ne pose aucun problème. De préférence, le bandage du cylindre se rétrécit, à droite et à gauche de l'ajustement fretté, suivant une courbe qui est définie par la déformation en charge et par la courbure sous l'effet de la pression hydraulique inté- rieure. Toutefois, il n'est pas nécessaire que le bandage du cylindre se rétrécisse vers les deux extrémités. Il est également possible, en prévoyant une épaisseur de paroi plus faible en conséquence, de réaliser le bandage du cylindre sous la forme d'un tube continu, tandis que des évidements correspondants sont alors prévus aux deux extrémités dans le noyau du cylindre. De préférence, le noyau du cylindre pré- sente dans sa région médiane un collet pour l'ajustement fretté. Le bandage du cylindre peut comporter à sa surface extérieure des contours réalisés par rectification de dégros- sissage pour un effort de laminage moyen. Dans la région de l'ajustement fretté, la courbure plus faible ou manquante peut être compensée par un tel contour. Il convient de bloquer les joints d'étanchéité radiaux axialement sur le noyau du cylindre au moyen de bagues d'appui. Les avantages offerts par l'invention résident essentiellement dans le fait de réaliser un cylindre avec un bombement variable pour des laminoirs à froid et à chaud ou pour des laminoirs à tôles pour lequel, en raison d'un ajus- tement fretté médian, le bandage aussi bien que le noyau du cylindre sont essentiellement exempts de contraintes de telle façon que les courbures vers le haut du bandage du cylindre provoquées par l'application de pressions hydrau- liques ne sont plus gênées par des efforts de traction, c'est-à-dire que de telles courbures ne nécessitent plus des pressions hydrauliques extrêmement élevées. En outre, les déformations par torsion entre les sections, dans le cas de l'entraînement unilatéral des cylindres, sont considérable- ment réduites de sorte que l'incurvation de bande et les difficultés de guidage dans les laminoirs et installations technologiques sont pratiquement éliminées. De même, la fabrication du cylindre selon l'invention est relativement simple et économique. ? La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de'bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure i représente un système de cylindres comprenant un cylindre supérieur et un cylindre inférieur avec un cylindre selon l'invention en coupe axiale. La figure 2 représente la ligne de flexion du bandage du cylindre inférieuren charge dans l'emprise, sans application d'une pression intérieure. La figure 3 représente la ligne de flexion du bandage du cylindre inférieur sans charge dans l'emprise, avec application d'une pression intérieure. La figure 4 représente la ligne de flexion du bandage du cylindre inférieur en charge dans l'emprise, avec application d'une pression intérieure. La figure 5 représente schématiquement le bandage non chargé du cylindre avec une surface obtenue par rectifi- cation de dégrossissage dans la région de l'ajustement fretté, sans application d'une pression intérieure. La figure 1 représenteun cylindre selon l'invention pour des laminoirs à froid et à chaud ou pour des laminoirs à tôles en tant que cylindres supérieur et inférieur avec la matière à laminer 10 interposée, comprenant un noyau de cylindre 1 et un bandage de cylindre 2 ainsi qu'une cavité annulaire 3 entre le noyau de cylindre 1 et le bandage de cylindre 2 réalisés tous deux en acier. A la cavité 3 est raccordée une conduite de fluide hydraulique 4 traversant le noyau de cylindre i pour pouvoir admettre dans la cavité 3 et par conséquent dans le bandage de cylindre 2, dans la région de la cavité, un fluide hydraulique de telle façon que le bombement du cylindre peut être modifié en fonction de la pression hydraulique respectivement réglée. Au milieu du cylindre, le bandage de cylindre 2 s'appuie sur le noyau de cylindre 1. La cavité 3 est subdivisée en espaces annu- laires 3a, 3b disposés de part et d'autre de l'appui et comprenant des raccords particuliers 4a, 4b pour le fluide hydraulique et, aux extrémités du cylindre, des joints d'étanchéité radiaux souples 5. Le bandage de cylindre 2 est relié au noyau de cylindre i par l'intermédiaire d'un ajus- tement fretté médian S. L'ajustement fretté médian S entre le bandage de cylindre 2 et le noyau de cylindre 1 est réalisé sous la forme d'un ajustement serré oléohydraulique amovible comportant des conduits à haute pression particu- liers 6 dans le noyau de cylindre 1 et une ou plusieurs rainures annulaires 7 dans la région de l'ajustement fretté S. Le bandage de cylindre 2 et/ou le noyau de cylindre 1 présentent, dans la région des extrémités du cylindre, des rétrécissements 8 ou évidements qui forment les espaces 6 2555076 annulaires 3a, 3b. Le noyau de cylindre 1 comporte en son milieu un collet pour l'ajustement fretté S. La surface extérieure du bandage de cylindre 2 peut présenter un pro- fil réalisé par rectification de dégrossisage pour un effort de laminage moyen, par exemple pour permettre une compensa- tion par un contour adéquat. Les joints d'étanchéité radiaux sont conformés en bagues d'étanchéité élastiques et maintenus axialement par des bagues d'appui 9 montées sur le noyau de cylindre 1. Le cylindre selon l'invention con- vient pour des cages duo, quarto et multiples. La figure 2 montre la déformation ou la ligne de flexion du bandage 2 du cylindre inférieur en charge dans l'emprise, mais sans application d'une pression intérieure. La figure 3 montre la déformation ou la ligne de flexion du bandage de cylindre 2 sans charge dans l'emprise, mais avec application d'une pression intérieure. La figure 4 représente l'addition géométrique des deux lignes de flexion des figures 2 et 3. D'après cette addition, il persiste dans la région de l'ajustement fretté S une légère dépression provoquée par la flexion du noyau de cylindre 1 et du ban- dage de cylindre 2 à cet endroit lesquels sont solidaires en raison de l'ajustement fretté S. Le fléchissement de la ligne de flexion dans cette région est extraordinairement faible et il n'est en général que de l'ordre de quelques pm. Ce fléchissement peut être compensé par un profil il du bandage de cylindre 2 non chargé suivant la figure 5 obtenu par rectification de dégrossisage. Etant donné que l'on travaille avec des efforts de laminage différents, il convient de choisir un profil rectifié moyen. L'erreur affectant le profil des matières laminées se situe alors largement en dessous des tolérances admissibles. REVENDICATIONS 1. Cylindre pour des laminoirs à froid et à chaud, comprenant un noyau et un bandage de cylindre ainsi qu'une cavité annulaire entre le noyau et le bandage du cylindre, une conduite de fluide sous pression communiquant, à l'in- térieur du noyau, avec la cavité, et le bombement du cylindre pouvant être modifié en appliquant une pression hydraulique au bandage de cylindre, dans la région de la cavité, caractérisé par le fait que, dans la région médiane du cylindre, le bandage de cylindre (2) s'appuie sur le noyau de cylindre (1) et que la cavité (3) est subdivisée en espacesannulaires (3a, 3b) disposés-de part et d'autre de l'appui et comprenant des raccords de fluide sous pres- sion particuliers (4a, 4b) et, aux extrémités du cylindre, des joints d'étanchéité radiaux (5) souples. 2. Cylindre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bandage de cylindre (2) est relié au noyau de cylindre (1) par un ajustement fretté médian (S). 3. Cylindre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'ajustement fretté médian (S) entre le bandage de cylindre (2) et le noyau de cylindre (1) est réalisé sous la forme d'un ajustement serré oléo- hydraulique amovible comportant des conduits à haute pres- sion (6) particuliers dans le noyau de cylindre (1) et une ou plusieurs rainures annulaires (7) dans la région de l'ajustement fretté (S). 4. Cylindre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que le bandage de cylindre (2) et/ou le noyau de cylindre (1) présentent, dans la région des extrémités du cylindre, des rétrécissements (8) ou évidements qui forment les espaces annulaires (4a, 4b). 5. Cylindre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait que le bandage de cylindre (2) présente sur son diamètre extérieur des contours réalisés par rectification de dégrossissage pour un effort de laminage moyen. 6. Cylindre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait que les joints d'étanchéité radiaux (5) sont axialement bloqués par des bagues d'appui (9).