Brevet FR2596303A1 — publié le 19871002

La présente invention est relative à un cylindre à enveloppe déformable ou expansible pour cages de laminoirs. On sait que, lors du laminage, il se produit une flexion des cylindres de travail, due à la charge de laminage, et que cette flexion se traduit par une déformation de ces cylindres de travail, qui affecte la qualité des produits laminés, ceux-ci pouvant présenter, dans le cas de tôles, soit des rives longues, soit des centres longs. Pour pallier ces inconvénients, on a été amené à concevoir des cylindres à bombement variable, qui sont réalisés de manière que la valeur du bombement soit contrôlée par la pression d'un fluide, afin de compenser la flexion des cylindres de travail. Selon les solutions actuellement proposées pour le bombement variable, les cylindres de travail sont supportés par des cylindres d'appui, qui comportent u3Cnanchon ou une enveloppe ajustés sur le cylindre. Une chambre annulaire est ménagée entre le cylindre d'appui et son enveloppe, et on injecte dans cette chambre un fluide sous pression, tel qu'une huile ou une graisse, de manière à contrôler le bombement du cylindre d'appui, et, par conséquent, la flexion du cylindre de travail, par réglage de la pression de ce fluide. Ces dispositifs connus sont délicats à mettre en oeuvre, notamment en raison des difficultés que l'on rencontre pour la sécurité de l'application de la pression du fluide admis dans la chambre ménagée entre le cylindre d'appui et son enveloppe, cette sécurité étant rendue difficile et précaire en raison des fuites qui se produisent sur l'ensemble hydraulique de commande. La présente invention se propose d'apporter une solution fiable au problème de la compensation de la flexion des cylindres de travail des laminoirs. A cet effet, la présente invention concerne un cylindre d'appui à enveloppe déformable pour cylindre de travail de laminoir, qui comporte une enveloppe constituée d'un manchon ajusté sur le cylindre, de manière à délimiter une chambre annulaire entre ce cylindre d'appui et ladite enveloppe, fluide sous pression étant injecté dans ladite chambre, afin de contrôler le bombement du cylindre d'appui, et donc la flexion du cylindre de travail correspondant, caractérisé en ce que ladite chambre recevant le fluide sous pression est maintenue en pression à l'aide de clapets anti-retour incorporés dans le cylindre d'appui et positionnés à chacune des extrémités de ce dernier, afin que ladite enveloppe soit maintenue expansée par manque de pression de gonflage ou de dégonflage extérieur. Un équipement spécial permet à tout moment de connaître la valeur de l'expansion. L'invention vise également l'application de cylindres d'appui, tels que définis ci-dessus, pour l'obtention de produits plats laminés d'épaisseur constante entre les rives et le centre, qui est caractérisée en ce que le contrôle de l'épaisseur du produit est obtenu en contrôlant le degré d'expansion des cylindres d'appui, et donc de cambrage des cylindres de travail. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustrent un exemple de réalisation et un exemple d'application dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la Figure 1 est une vue schématique, en élévation latérale, d'un cylindre d'appui à enveloppe expansible selon l'invention, avec ses moyens de contrôle du degré d'expansion - la Figure 2 est une vue à plus grande échelle, et en coupe, représentant le détail du système de contrôle de l'alimentation en fluide sous pression du cylindre à enveloppe expansible représenté sur la Figure 1 - la Figure 3 est une vue à plus grande échelle, en coupe, représentant le clapet anti-retour prévu à l'une des extrémités du cylindre d'appui, côté pression de dégonflage ; et, - la Figure 4 est une vue schématique en perspective illustrant une application particulière de l'invention à une cage lamineuse quarto, munie d'un rouleau de planéité. On se réfère en premier lieu aux Figures 1 à 3. Sur la Figure 1, on a représenté de façon schématique, et désigné par la référence 10, un cylindre d'appui selon la présente invention. Comme connu, ce cylindre d'appui est pourvu d'une enveloppe expansible 12 qui est frettée sur la partie cylindrique du cylindre d'appui 10, de manière à ménager une chambre annulaire 14, dans laquelle on injecte un fluide à haute pression. Comme connu, ce fluide à haute pression est de préférence une huile. On comprend que la déformation ou l'expansion de l'enveloppe 12 du cylindre d'appui 10 s'effectue sous l'effet de la pression P1 admise dans la chambre 14. Selon une caractéristique de cette invention, on prévoit, à chaque extrémité du cylindre d'appui 10, et intégrés dans ce dernier, des clapets anti-retour 16, 18.Le clapet anti-retour 16 est interposé sur l'alimentation en fluide à haute pression P1 (pression de gonflage), et le clapet anti-retour 18 est interposé sur le circuit de pression P2 (pression de dégonflage). On comprend que la chambre 14, qui reçoit le fluide sous pression P1, est maintenue en pression à l'aide des deux clapets anti-retour 16, 18, l'en- veloppe 12 du cylindre 10 étant maintenue expansée par manque de pression de gonflage P1 ou de pression de dégonflage P2. Selon la présente invention, la diminution de l'expansion de l'enveloppe 12 est obtenue par la commande de l'ouverture du clapet 18, sous l'action de la pression de dégonflage P2, le volume de fluide ainsi libéré revenant dans le système d'alimentation (décrit ci-après) par un clapet anti-retour 20. On décrira maintenant les moyens prévus par l'invention pour délivrer dans la chambre annulaire 14 un fluide sous la pression P1. Ces moyens consistent en une chambre d'alimentation 26, dans laquelle peut se déplacer un piston 28, repoussant le fluide sous pression maintenu dans cette chambre 26 au travers du clapet anti-retour 16. Les déplacements du piston d'alimentation 28 sont commandés par un vérin multiplicateur, désigné dans son ensemble par la référence 30, dont la tige de piston 34 tourne sur des paliers placés dans un système de joints tournants 24 (Figure 2). On comprend que le degré d'expansion d C est fonction du déplacement A v de la tige 34 du piston 32 du vérin multiplicateur 30 (c'està-dire, en fait, du déplacement du piston 28 dans la chambre d'alimentation 26). La correction du bombé du cylindre de travail associé au cylindre d'appui 10 est donc obtenue par une variation de la quantité de fluide sous pression injecté dans la chambre annulaire 14, selonlarelation suivante entre dC et BV C = f (4 v) Ainsi qu'on le verra ci-après, on prévoit un capteur de position 36, de préférence un capteur inductif, pour mesurer les déplacements de la tige 34' du piston 32 du vérin multiplicateur, afin d'obtenir une information sur la valeur du déplacement d V du piston d'alimentation 28. Selon l'invention, la mesure du déplacement t V de ce piston 28 correspond à la mesure du fluide déplacé, et elle permet donc de contrôler les fuites internes. On prévoit un clapet de sécurité 48, qui s' ouvre en cas de défaillance du système d'alimentation en fluide sous pression, ou en cas de surcharge accidentelle de laminage, l'enveloppe 12 du cylindre d'appui 10 venant alors reposer sur ce cylindre, lequel se comporte comme un cylindre rigide. Sur la Figure 3, on a représenté, en détail et à plus grande échelle, un exemple de réalisation du clapet anti-retour 18, commandé par la pression de dégonflage P2. Ce clapet anti-retour 18 comporte un organe d'obturation 46 qui, lorsqu'il est en position de fermeture, interrompt la communication entre la conduite 40 (pression de gonflage P1) et la conduite 32 (retour de la pression vers la chambre d'alimentation 26. Cet organe d'obturation 46 est commandé par un vérin pilote 42, sous l'effet de la pression de dégonflage P2, un joint tournant 22 étant prévu à l'extrémité du clapet anti-retour 18. Bien entendu, ce clapet anti-retour 18, comme le-s autres clapets 16, 20 et 48, est intégré dans le cylindre d'appui 10. On se réfère maintenant à la Figure 4, qui illustre une application particulière de l'invention à une cage quarto. Sur cette Figure, on a représenté, en C1 et C2, les cylindres de travail supportés par des cylindres d'appui R1 et R2, similaire aux cylindre d'appui 10 décrit ci-dessus en référence aux Figures 1 à 3. L'enveloppe expansible de chaque cylindre d'appui R1 et R2 est maintenue expansée par manque de pression de gonflage P1, P'1, respectivement, ou de pression de dégonflage P2, P'2, respectivement. Comme décrit ci-dessus, la valeur de l'expansion de chaque enveloppe de cylindre d'appui R1, R2, est fonction du déplacement iS V1, A V2, respectivement, des pistons d'alimentation des cylindres d'appui. Le système de contrôle de la flexion des cylindres de travail C1, C2 selon la présente invention combine entre eux le serrage de la cage de laminage, le cambrage ou la flexion des cylindres de travail C1 et C2, et l'expansion des cylindres d'appui correspondants R1, R2. L'installation de contrôle 44 est réalisée de manière à obtenir le fonctionnement ci-après Une boucle de calcul sur ordinateur prend en compte la définition de la valeur iS C souhaitée, en connaissant la force de laminage SR prévisible lors de l'engagement, ou mesurée en cours de laminage, et la force de cambrage C, et elle la modifie ensuite en cours de laminage.Cette valeur est fonction de la largeur W du produit laminé (tôle B) et des autres variables susceptibles d'influencer le bombé de la tôle B, notamment le cambrage des cylindres de travail C1, C2, et éventuellement d'appui R1, R2. Afin d'assurer le maintien du degré d'expansion dSC à la valeur de référence calculée, la régulation est effectuée à l'aide du circuit hydraulique décrit ci-dessus en référence aux Figures 1 à 3, de manière à obtenir la valeur du déplacement a V du piston 28 donnée par le capteur de position 36. On connais ainsi le sens de la variation de la quantité de fluide sous pression (P1 ou P2) devant être injectée dans les chambres annulaires expansibles des cylindres d'appui, pour obtenir la valeur d C souhaitée. Pour certaines applications, on peut prévoir un rouleau de contrôle de planéité (tel que le rouleau C, représenté sur la Figure 4), ou une caméra à système d'analyse d'images, pour donner la référence d'une valeur CR, qui signifie au système que la tôle laminée B présente une rive longue, et/ou la référence d'une valeur iSCC, qui indique au système que le centre de la tôle laminée est long. Toutes ces indications sont transmises au dispositif de traitement de signaux 44. Le système de cambrage des cylindres de travail C1 et C2 est réglé à une valeur qui est située dans la plage de réglage souhaitable. Son efficacité est très sensible sur les rives. Le réglage du cambrage C des cylindres de travail sera donc effectué en fonction de la valeur dCR. Simultanément à l'application de ce réglage, on effectue le calcul des valeurs d C et d V, et ce calcul est comparé à la valeur de A cc mesurée. Si l'installation ne comporte pas de rouleaux de contrôle de planéité, tel que le rouleau C représenté sur la Figure 4, le système d'expansion des cylindres d'appui R1, R2 est réglé en fonction des pressions et des efforts de cambrage des cylindres de travail préalabrement établis, et du calcul de tS C, afin d'obtenir un bombé de centre résiduel toléré ou souhaité pour les valeurs de la force de cambrage C, de la force de laminage SR, et de la largeur de la bande laminée B. Bien entendu, le gonflage de l'enveloppe de chaque cylindre d'appui peut évoluer en fonction de la forme de l'usure présumée du cylindre de travail correspondant. I1 ressort de la description qui précède que cette installation de con trôle de l'épaisseur du produit laminé permet de comparer le volume b V de fluide à haute pression injecté dans chaque chambre de l'enveloppe expansible des cylindres d'appui au volume dV' calculé par un algorithme en fonction de la flexion et de l'aplatissement des cylindres d'appui R1, R2, et de travail C1, C2, pour une largeur de produit W et un effort de serrage SR connus, par le dispositif de serrage des cylindres de la cage du laminoir. La régulation de l'écart entre la valeur calculée aV' et la valeur effective V est réalisée par l'application des pressions modulées de gonflage et de dégonflage P1 ou P2. Comme on le comprend, l'efficacité du dispositif objet de l'invention apporte des réponses complémentaires pour l'obtention de produits dont la différence d'épaisseur reste constante entre les rives et le centre. L'invention apporte donc une solution plus fine au problème que pose l'obtention du poids théorique, ctest-à-dire le poids calculé pour largeur et une épaisseur nominales, selon les normes en vigueur. I1 demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation et d'application décrits ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Cylindre d'appui à enveloppe expansible bloquée pour cylindre detravailde laminoir, qui comporte une enveloppe constituée d'un manchon ajusté sur le cylindre, de manière à délimiter une chambre annulaire entre ledit cylindre d'appui et ladite enveloppe, un fluide sous pression étant injecté dans ladite chambre pour contrôler le bombement du cylindre d'appui, et donc la flexion du cylindre de travail correspondant, caractérisé en ce que ladite chambre (14) recevant le fluide sous pression est maintenue en pression à l'aide de clapets anti-retour (16, 18) incorporés dans ledit cylindre d'appui (10) et positionnés à chacune des extrémités de ce dernier, afin que ladite enveloppe (12) soit maintenue expansée par manque de pression de gonflage (P1) ou de pression de dégonflage (P2). 2 - Cylindre d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de l'expansion 4 C de ladite enveloppe (12) est fonction du déplacement 4 V d'un piston (28) dans une chambre d'alimentation (26) en pression de gonflage (P1), et en ce que ledit piston (28) est actionné par un vérin multiplicateur (30), commandé par un capteur de position (36). 3 - Cylindre d'appui selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit capteur de position (36) est un capteur inductif qui mesure les déplacement de la tige (34, 34') du piston (32) du vérin multiplicateur. 4 - Cylindre d'appui selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diminution de l'expansion de l'enveloppe (12) s'effectue par la commande de l'ouverture du clapet anti-retour (18), sous l'action de la pression de dégonflage (P2) venant agir sur un vérin pilote (42) actionnant l'organe d'obturation (46) dudit clapet. 5 - Cylindre d'appui selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure du déplacement ( 4 V) du piston (28) correspond à la mesure du fluide déplacé, et permet de contrôler les fuites internes. 6 - Cylindre d'appui selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit un clapet de sécurité (48), qui s'ouvre en cas de défaillance du système d'alimentation en fluide sous pression, ou en cas de surcharge accidentelle de laminage, l'enveloppe (12) venant alors reposer sur le cylindre (110), qui se comporte comme un cylindre rigide. 7 - Application d'un cylindre d'appui à enveloppe expansible selon l'une quelconque des revendications précédentes à une cage de laminoir, en vue de l'obtention de produits plats laminés d'épaisseur constante (B) entre les rives et le centre, caractérisée en ce que : chaque cylindre de laminage (C1, C2) repose sur un cylindre d'appui expansible (R1, R2), en ce qu'on prévoit un moyen de contrôle de produit (C) donnant les références des produits à rives longues ( CR) ou à centre long ( iiCC), en ce que le système d'expansion des cylindres d'appui, et donc de cambrage des cylindres de travail, est réglé à une valeur située dans la plage de réglage souhaitée, en fonction de la valeur ( 22 CR), en ce que, simultanément, on calcule la valeur souhaitée du degré d'expansion ( z\C'), et donc du déplacement (#V') du piston d'alimentation (28), en ce que la valeur réelle (#V) du déplacement est comparée à la valeur calculée (# V'), et en ce que la régulation de l'écart entre ( a V') et ( aV) est réalisée par l'application des pressions modulées de gonflage (P1) et de dégonflage (P2). 8 - Application selon la revendication 7, caractérisée en ce que les références des valeurs (h CR) et ( a CC) sont données par un rouleau de contrôle de planéité (C), ou par une caméra à système d'analyse d'images.