Brevet FR2608946A1 — publié le 19880701

La présente invention concerne le domaine de la fabrication de tôles et, plus particulièrement, les cages de planage du type à allongement imposé. Pour bien comprendre l'invention, il semble utile d'en décrire l'environnement en relation avec les dessins joints sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une cage de pla- nage et son environnement et - les figures 2 et 3 représentent deux modes de support de cylindres actifs. Une cage de planage usuelle est représentée en figure 1. Elle comprend classiquement des blocs tension- neurs d'entrée 2 et de sortie 3, comportant un certain nombre de rouleaux 2.1 et 3.1, destinés à maintenir en tension une bande 4 et à lui imposer un allongement par des moyens appropriés, et une cage de planage proprement dite 1, qui se situe entre les blocs tensionneurs et qui peut aussi être associée à un autre équipement qui la pré- cède et qui a une fonction différente, par exemple une cage de laminage dite cage skin-pass effectuant un faible allongement. La cage de planage 1 proprement dite est consti- tuée en général de deux ou quatre cylindres actifs de pla- nage 1.1 sur lesquels la bande 4 qui défile suivant une direction perpendiculaire aux axes des cylindres, est sou- mise à des déformations de traction-flexion dans le domaine élasto-plastique. Chacun des cylindres actifs 1.1, 1.2 ou 1.3 (figures 1 et 2) est en général posé soit sur deux rou- leaux dits aiguilles intermédiaires 1.5 (figure 2) qui reposent sur trois rangées 1.6 de rouleaux d'appui, soit directement sur deux rangées de rouleaux d'appui 1.7 (figure 3), toutes les combinaisons étant possibles. Des butées spéciales équipent les extrémités des cylindres pour leur permettre de fonctionner dans de bonnes condi- tions. On appelle "équipage de planage" 1 'ensemble du cylindre actif et de ses rouleaux d'appui. SLe ou les équipages de planage peuvent être suivis de dispositifs destinés à corriger une cambrure transver- sale de la bande dite "tuile" ou une cambrure longitudl- nale; les cylindres actifs de ces équipages sont dits: cylindre antituile 1.2 et cylindre décambreur 1.3, ces deux dernières fonctions étant parfois confondues. Des rouleaux déflecteurs 1.4, 2.4 et 3.4 peuvent être situés à différents endroits dans la machine avec des dispositions différentes pour imposer à la bande 4 de suivre une trajectoire particulière lors de son passage dans la machine ou assurer d'autres fonctions. Les positions des cylindres de planage l.1,anti- tuile 1.2 et décambreur 1.3 sont réglables. La bande s'al- longe lors de son passage sur ces cylindres, la vitesse tangentielle des rouleaux 3.1 du bloc de sortie 3 est supérieure à celle de ceux 2.1 du bloc d'entrée 2. Les défauts de planéité de la bande 4 sont corrigés, celle-ci ayant été déformée dans le domaine plastique en lui impo- sant de s'allonger et d'épouser en partie la forme des cylindres, ce qui lui donne la forme d'une surface déve- loppable, chacun des cylindres actifs 1.1, 1.2 et 1.3 assurant son rôle propre. Les cylindres de planage 1.1, le cylindre anti- tuile 1.2 et décambreur 1.3, quand il y en a un, sont en général réalisés dans des aciers spéciaux et subissent un traitement particulier. Ils sont rectifiés et finis dans des conditions spéciales de manière à leur donner une très bonne géométrie du point de vue concentricité et circula- rité. Ceci est particulièrement nécessaire pour obtenir un bon aspect de surface pour des produits relativement délicats tels que, par exemple, le fer blanc, les alliages d'aluminium, les aciers inoxydables, le cuivre... Les cylindres actifs s'usent inévitablement et, en particulier, des particules de métal -et d'oxydes se collent parfois sur leur surface extérieure qui s'encrasse progressivement. On essaye donc de détacher les particules par des moyens adéquats, par exemple en aspergeant légèrement les cylindres par des produits nettoyants, mais on ne peut éviter complètement que des particules restent collées sur la surface extérieure du cylindre actif et s' y incrustent sous la pression de la tôle et des rouleaux d'appui. Pour améliorer la qualité des cylindres actifs, on a aussi cherché à augmenter leur dureté en les réalisant en aciers très spéciaux ou bien en leur faisant subir un traitement de surface approprié. Il en résulte une augmentation de coût sans éviter cependant une détérioration progressive de la géométrie et de l'état de surface des cylindres, ce qui nécessite un entretien périodique et coûteux. L'invention a pour objet un nouveau mode de réa- lisation des cylindres actifs permettant d'améliorer leur qualité de surface et de diminuer la périodicité et le coût des opérations d'entretien. Dans ce but, conformément à l'invention, on rem- place au moins certains des cylindres actifs en acier spécial de la cage de planage par des cylindres constitués d'une tige en acier revêtue d'une couche de céramique présentant simultanément une grande dureté et une faible mouillabilité à l'égard des fluides. Selon une caractéristique essentielle de l'inven- tion, cette nouvelle structure des cylindres pour cage de planage permet non seulement d'améliorer leur résistance à l'usure et d'accroître leur dureté, mais également de réduire l'adhérence sur le cylindre des fluides de netto- yage et/ou des résidus pouvant être apportés par la bande, venant d'opérations antérieures au planage. De la sorte, on diminue sensiblement le risque d'incrustation de parti- cules collées sur la surface externe du cylindre. Normalement, la couche de céramique est réali- sée en un oxyde d'alumine ou matériau similaire. L'invention repose donc sur l'idée de ne pas se contenter d'augmenter la dureté des cylindres pour diminuer le risque d'incrustation des particules dures, mais d'es- sayer d'abord d'éviter le collage des particules sur la surface du cylindre par un choix approprié de la matière constituant celle-ci. En effet, s'il avait semblé assez naturel, jus- qu'à présent, de réaliser en métal des cylindres destinés à déformer du métal, il existe cependant d'autres produits très durs et on a pensé qu'il était peut-etre possible d'utiliser des Céramiques industrielles connues pourleurs propriétés de résistance à l'usure et aux hautes tempéra- tures. De telles céramiques sont cependant assez coûteu- ses et, jusqu'à présent, on les utilisait surtout dans le domaine mécanique, pour réaliser des revêtements de protec- tion sur des pièces de dimensions assez réduites ou sur des parties de celles-ci soumises à une usure ou à des températures élevées comme, par exemple, des joints d'étan- chéité ou des têtes de soupapes. Toutefois, de tels revê- tements sont assez fragiles et résistent mal aux chocs et l'on aurait donc dû, normalement, éviter de les utiliser dans le dcmaine sidérurgique. La Société déposante a pensé qu'il pouvait, ce- pendant, être intéressant, même pour des rouleaux de très faible diamètre et pour le travail du métal, d'utiliser un revêtement de céramique pour bénéficier de la grande dureté et de l'excellent état de surface d'un tel revê- tement et les études menées dans ce sens ont montré que, contrairement à ce que l'on pouvait craindre, il était possible de réaliser des cylindres constitués d'une tige en acier recouverte d'un revêtement céramique très résis- tant et ayant un très faible diamètre par rapport à leur longueur, par exemple un dla'mtre de un à quelques centi- mètres seulement pour une longueur allant jusqu'à un ou deux mètres et d'utillser de tels cvlindres sans risque notable de cassure pour constituer le cylindre de travail en contact avec le métal dans une cag' de planage. Bien entendu, la composition de la céramique doit être choisie pour assurer l'adhérence sur la tige de supocrt e- le degré de dureté souhtae, mas on sait qu'il existe des céramiques pr6sensant une dureté au moins écale, sinon supérieure, à celle que l'on obtient par un traitement de surface approprié de la pièce. Mais on a, en outre, constaté qu'en plus de la dureté nécessaire, il était possible de choisir une compo- sition de céramique présentant l'avantage supplémentaire d'une très faible mouillabilité à l'égard des fluides. Il en résulte que les restes de fluides ou les goutelettes qui peuvent se déposer sur le cylindre se concentrent et se détachent très facilement du cylindre tournant à grande vitesse. Le cylindre n'étant pas mouillé, les particules de métal, de revêtement de bande ou d'oxyde, projetées ou déposées, sont également évacuées par la rotation du cylindre sans se coller sur ce dernier, ce qui permet de diminuer grandement le risque d'incrustation des particules de résidus sur la surface du rouleau dont il est moins souvent nécessaire d'assurer le nettoyage, ce qui entraîne par rapport aux installa- tions classiques une amélioration du rendement de l'ins- tallation. Par ailleurs, la tige de support du revêtement constituant l'axe du cylindre n'a pas besoin d'être en acier à hautes performances et est donc moins onéreuse, même avec une résistance mécanique accrue, la céramique présentant d'excellentes propriétés de résistance à l'écra sement et aux chocs. Le coût de réalisation d'un tel cy- lindre peut ainsi être inférieur ou, en tout cas, rester du même ordre que le coût d'un cylindre réalisé en totalité en acier spécial avec un traitement de surface, d'autant plus que le remplacement de la couche de céramique est possible. Si l'on tient compte, en outre, du fait que les arrêts pour nettoyage sont beaucoup moins fréquents et que la durée de vie des cylindres est augmentée, l'invention présente donc sur le fonctionnement d'ensemble de la pla- neuse, un intérêt économique important devant lequel le coût de réalisation du revêtement céramique devient négli- geable. Bien entendu, l'invention ne se limite pas exclu- sivement à l'exemple qui a été donné, d'autres revêtements en céramique pouvant être choisis en fonction des caracté- ristiques recherchées et, notamment, de la nature du fluide lubrifiant. RFVENDTCATIONS 1. Cylindre actif (1.1, 1.2, 1.3) de cage de planage (1), caractérisé en ce qu'il est constitué d'une tige rigide en acier, revêtue d'une couche de céramique présentant simultanément une grande dureté et une faible mouillabilité à l'égard des fluides et une faible adhé- rence des particules métalliques de produits de revête- ment des bandes ou d'oxydes. 2. Cylindre actif (1.1, 1.2, 1.3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de céramique est à base d'oxyde d'alumine. 3. Cylindre actif (1.1, 1.2, 1.3) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a des dimen- sions longitudinales pouvant aller jusqu'à un ou deux mètres et un diamètre de l'ordre de un ou quelques cen- timètres.