Brevet FR2586368A1 — publié le 19870227

Procédé pour le laminage de tube, dans lequel le produit est laminé sur la tête d'un mandrin de laminage." L'invention concerne un procédé pour lamina- ge de tubes, dans lequel le produit est laminé sur la tête d'un mandrin de laminage. Le laminage de perçages de ronds massifs s'effectue habituellement sur des laminoirs à cylindres obliques avec deux ou trois cylindres obliques entrainés dans des sens de rotation opposés etdisposés angulaire- ment les uns par rapport aux autres et par rapport à l'axe du rond ou bien par rapport au mandrin de perçage. Le rond est alors étiré en forme dhélice dans l'intervalle de laminage allant en se rétrécissant entre la tête du man- drin de perçage et les cylindres et il est mis en forme par la partie de perçage et la partie de laminage trans- versal des cylindres pour constituer une ébauche à parois épaisses. L'intervalle de laminage entre la tête du mandrin de perçage et les surfaces enveloppes des cylindres déter- mine alors l'épaisseur de parois de l'ébauche de tube. Comme cependant le laminoir et notamment le mandrin de perçage sont soumis pendant le laminage, du fait des efforts importants de laminage et sous l'influence de la température du produit laminé à des modifications de longueurs, il se produit forcément dans le cas du posi- tionnement habituellement fixe du mandrin de perçage 2.- pendant le laminage de perçage, des modifications de l'in- tervalle de laminage. Tandis que les modifications de longueurs de la cage de laminoir sont en général d'une faible importance susceptibles d'être négligées, la tête du mandrin de per- çage est plus ou moins fortement expulsée de l'intervalle de laminage en fonction des efforts axiaux agissant sur elle et la tige de mandrin est alors refoulée du fait de son appui fixe sur un contre- appui. Il vient s'y ajouter que la longueur libre du mandrin de perçage devrait aug- menter avec l'augmentation de longueur de l'ébauche de tube. Comme le diamètre de la tige de perçage est limité par le diamètre interne de l'ébauche de tube et que cette tige de perçage pour des raisons de refroidissement, est fré- quemment de forme tubulaire, la tige de perçage, du fait de sa résistance relativement réduite au flambage est fortement comprimée pendant le laminage. Lorsque dans la phase terminale du perçage, la sollicitation axiale du mandrin de perçage décroît soudainement de façon importante lors de la pénétration du fond du rond, et qu'en outre simultanément l'effort de laminage ou bien de poussée agissant sur l'ébauche de tube diminue notablement, parce que l'extrémité de l'ébauche de tube ou de rond attaquée par la partie de perçage des cylindres obliques devient toujours plus courte, jusqu'à ce que l'extrémité du rond ait quitté l'intervalle de laminage, il se produit soudai- nement un délestage important du mandrin de perçage. Ce délestage a pour conséquence que le mandrin de perçage comprimé au maximum pendant la phase terminale du lami- nage de perçage se détend à nouveau en sens contraire du sens de laminage. Cette détente fait que la tête du mandrin de perçage se déplace vers l'intérieur du calibre de lami- nage et qu'ainsi l'intervalle de laminage se rétrécit. Il peut en résulter un blocage de l'extrémité de l'ébauche de tube dans l'intervalle de laminage ou bien il se produit 3.- des excroissances indésirables ou une conformation en tron- peite de l'extrémité de l'ébauche de tube. Pour combattre cette tendance, il est connu de retirer le mandrin de perçage dès que la poinze de ce mandrin de perçage a pénétré le fond du rond. bais ceci se traduit forcément par une augmentation de l'intervalle de laminage et donc par une épaisseur de parois plus impor- tante et une perte correspondante de matériau, car l'extré- rité épaissie de l'ébauche de tube doit être éliminrée avant le traitement ultérieur dans un train de laminage dégrossisseur. Par ailleurs, la position de la t9te du mandrin dans le calibre de laminage est également fonction de la résistance de déformation du matériau du rond, qui résulte de la composition de ce matériau, de la densité de ce matériau et de la température du bloc décroissant pendant le laminage du perçage. Dans le cas d'un autre procédé connu par la publication allemande 33 28 269, le fond du rond est par 2C contre muni d'une cavité par amorçage d'un perçage ou d'une fuscnr. de sorte que le mandrin de perçage dans la phase terminale du laminage de perçage, pénètre tout d'abord dans cette cavité et, qu'en conséquence, pour un dimensionne- -ent correct de cette cavité, une extrémité en forme de wrompette de l'ébauche, ne peut plus se produire. Ce pro- cédé r.écessite toutefois, pour la réalisation de la cavi- té, une dépense d'appareillage importante, et s'accompa- g-ne d'une perte de matériau non négligeable. Il vient s'y ajouter que le dimensionnement correct de la cavité est 3ó extrêmement difficile et que lors de la réalisation de cette cavité par fusion, par exemple dans un arc électri- que, il peut se produire des modifications du matériau. Par ailleurs, les deux procédés connus pré- cités présentent l'inconvénient que des modifications de dimensions du mandrin de perçage et de la tige du mandrin 4.- de perçage pendant le laminage, et donc que des modifica- tions de l'intervalle de laminage ne peuvent pas être conpenséees. Des problèmes analogues à ceux du laminage de perçages se produisent également dans les laminoirs d'élargissement et d'allongement, dans lesquels la posi- tion de la tête du mandrin et donc l'intervalle de lami- nage, est également soumise à l'influence de modifications de longueur et de température ainsi qu'à celle de la compo- sition du matériau. L'invention a pour but d'éviter les inconvé- nients des procédés de laminage de tubes classiques et de créer notamment un procédé qui garantisse sur la longueur de l'ébauche ou du tube, une épaisseur de parois uniforme ainsi qu'une perte de matériau réduite à l'extrémité de l'ébauche de tube. Ce but est atteint, conformément à l'inven- tion, en ce que dans un procédé du type initialement men- tionné, la position de la tête du mandrin de laminage est mesurée en permanence par rapport aux cylindres et est ré- glée à l'aide d'une régulation, cette position étant notam- ment maintenue constante. En conséquence, le mandrin de laminage dans le cas d'un raccourcissement de la tige du mandrin, est déplacé vers l'intérieur du calibre de lami- nage. Inversement, le mandrin de laminage est automatique- ment retiré lorsque la tête du mandrin traverse le fond du rond et que la contrainte axiale du mandrin de perçage décro t ou bien que l'intervalle de laminage se rétrécit dans le cas de laminage d'élargissement ou d'allongement. La position du mandrin peut être déterminée conformément à l'invention en mesurant l'effort longitudi- nal agissant sur la tige du mandrin, par exemple à l'aide de jauges de mesure de l'allongement sur la tige du man- drin ou bien sur le contre-appui du mandrin, et elle peut être réglée pour obtenir un intervalle de laminage constant en ternant compte de la courbe caractéristique d'élasticité déterminée empiricuement du système la=incir/andrin de laminage. A cet effet, dans un laminoir conforme à l'inven- tion, la tige du mandrin peut prendre appui, par l'interé- diaire d'un contre-appui mobile, sur la tige de piston d'un vérin de réglage à double effet, qui déplace le contre-appui le lorng de l'axe du mandrin de laminage de façon corres- pondante à l'effort longitudinal agissant sur la tige du mandrin et en tenant compte de la courbe caractéristique d'élasticité précitée. L'invention va être exposée plus en détail ci-après en se référant à un laminoir à cylindres obliques représenté sur le dessin ci-joint et destiné au laminage de perçages de ronds massifs. Le laminoir à cylindres obliques, conforme à l'invention, est constitué de deux cylindres 1 avec des axes de cylindres disposés obliquement l'un par rapport à l'autre et d'un mandrin de perçage 2 avec une tige de mandrin 3 et une tête 4. La tête 4 se trouve dans le cali- bre de laminage et constitue conjointement avec les cylin- dres obliques 1, un intervalle de laminage 5 à travers le- quel le rond 6 es- étiré en forme d'hélice sous l'action d'efforts de poussée et de pression. La tige de mandrin 3 est maintenue par un contre-appui mcbile en direction de l'axe longitudinal 7 de la tige, et sur l'extrémité arrière duquel vient en prise la tige de piston 9 d'un vérin de réglage 10 à double ef- fet, dont le piston 10 détermine la position de la tête 4 par rapport aux cylindres. Chacue modification de position de la tête 4 du fait de la modification de la charge du mandrin ou bien d'une modification de longueur du mandrin, se traduit par une modification de pression à l'intérieur du vérin de réglage 1C0. Pour maintenir constante la position de la tête par rapport aux cylindres obliques 1, cette modification 6.- -e pression a se-alemern besoin d'être mesurée et d'être convertie en un dé:placemernt de réglage du piston 11 ternant compte de la courbe caractéristique d'élasticité du sys- tème laminoir à cylindres obliques/mandrin de perçage et y compris le conzre-appui. De cette façon, l'intervalle de laminage 5 peut être maintenu constant par un asservis- sement continu de la tête 4, pour compenser les modifica- tions de positicns résulmant de la température décroissante du produit laminé, de la longueur crsissante de l'ébauche 1C de tube et des modifications des efforts de laminage. Kais il existe égaLemrent la possibilité, en sollicitant en pres- sion, de façon appropriée le piston 11, de procéder au laminage avec une modification volontaire de l'intervalle de laminage pour réaliser des ébauches de tubes avec des épaisseurs de parois différentes sur leur longueur. L'invention peut être mise en oeuvre de façon analogue, aussi bien dans le cas d'un laminoir d'élar- gissement qu'également dans le cas de perçages de ronds par laminage d'allongement. Dans tous ces cas, la position de la tête du mandrin de perçage, par rapport aux cylin- dres considérés, détermine l'intervalle de laminage et donc l'épaisseur de parois du tube élargi ou bien de l'ébauche de tube. 7.- R E V E N D I C A TI 0 N S 1.- Procédé pour laminage de tubes, dans lequel le produit est laminé sur la tête d'un mandrin de laminage, procédé caractérisé en ce que la position de la tète du mandrin de laminage est mesurée en permanen- ce par rappcrt aux cylindres et est réglée à l'aide d'une régulation. 2.- Procédé selon la revendication 1, ca- ractérisé enr. ce que l'effort longitudinal sur la tige du mandrin est mesuré et la position de la tête est réglée en tenant compte de la courbe caractéristique de l'élasticité du système laminoir-mandrin. 3.- Laminoir à cylindres obliques pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tige du mandrin (3) prend appui, par l'intermédiaire d'un contre- appui mobile (8), contre la tige de piston (9) d'un vérin de réglage (10) à double effet.