Brevet FR2612815A1 — publié le 19880930

L'invention concerne un procédé, et un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, pour la réalisation de tubes selon le procédé de laminage à pas de pèlerin froid, comportant une cage de laminage pouvant se dépla- cer selon un mouvement de va-et-vient dans la direction de laminage, ayant des cylindres calibrés en s'amincis- sant, qui roulent sur la matière laminée avec un sens de rotation qui varie, dans laquelle se trouve un mandrin de forme générale cylindrique, et comportant un dispositif d'avance et de rotation pour le tube et un mandrin de serrage du côté de sortie, stationnaire et entraîné en rotation pour maintenir le tube. Des laminoirs à pas de pèlerin froid de ce type et les procédés correspondants sont connus. Ils sont princi- palement utilisés pour le laminage de petits tubes en Zircalloy à paroi mince pour des gaines de réacteurs nucléaires. L'avantage du laminage à pas de pèlerin froid de tubes sur un mandrin cylindrique consiste en ce que le rapport de réduction de l'épaisseur de paroi au diamètre peut être élevé, ce qui constitue un facteur important dans le réacteur pour la pénétrabilité des électrons dans -es gaines de Zircalloy. Pour de petits diamètres inter- nes, par exemple 5mm, cela pose un problème de préparer des mandrins habituels qui s'amincissent de qualité suf- fisante et de les fixer en position de laminage au moyen de poinçons. Dans un laminoir connu de ce type (document US-A- 4 090 386), on utilise de longs mandrins cylindriques, qui sont déplacés de façon synchrone au mouvement d'avan- ce du tube à laminer, en direction de laminage. Le laminoir et le procédé correspondant présentent l'inconvénient qu'un déplacement relatif entre la matière laminée et le mandrin est empêché, de sorte qu'il se crée un contrainte de traction longitudinale supplémentaire dans le mandrin. A cause de la charge de pression radiale spécifique élevée du mandrin, la contrainte de traction supplémentaire entraîne une augmentation des contraintes de comparaison, ce qui implique une tendance plus grande de la matière du mandrin à fluer. Le risque est important que le mandrin soit laminé. Par ailleurs, une contrainte de pression longitudinale résolvant ce problème ne peut pas être fournie de l'extérieur sur le mandrin, car les mandrins très minces subiraient un flambage. Des essais pratiques de laminage ont montré que, lorsque le mandrin se déplace de façon non empêchée, la vitesse du mandrin est plus petite que la vitesse du tube laminé, mais cependant plus grande que la vitesse d'avan- ce du tube d'origine à laminer. Cela signifie que, après laminage d'une certaine longueur de tube, le mandrin res- te encore sur une longueur importante dans le tube. Une possibilité de séparer le mandrin et le tube l'un de l'autre serait d'utiliser un dispositif d'extraction pour le tube derrière le laminoir. Cette solution nécessite des dispositifs supplémentaires du côté de sortie, ce qui nuirait localement à la qualité du tube. En outre, avec un dispositif supplémentaire, on doit toujours alors retirer le mandrin de façon opposée à la direction de laminage, quand l'extrémité de mandrin restante ne suffit plus pour le chargement d'un nouveau tube d'origine. Un tel procédé serait ainsi complexe et prendrait du temps, en particulier du fait que le long mandrin mince devrait être retiré du laminoir ou du fait que plusieurs mandrins devraient être utilisés dans le cycle de travail. En considérant les problèmes et inconvénients indi- qués ci-dessus, la présente invention a pour objet de lier l'avantage du déplacement non empêché du mandrin dans la matière laminée à un procédé rationnel pour libé- rer le tube laminé achevé du mandrin et pour charger un nouveau tube d'origine en continuant d'utiliser le même mandrin. A cet effet, le procédé du type indiqué ci-dessus est remarquable, selon l'invention, en ce que, au mandrin pendant le processus de laminage, est communiquée une vitesse relative par rapport à la vitesse de laminage du tube à laminer et en ce que le mandrin après avoir effec- tué une course dépendant de la longueur du mandrin est ramené dans sa position initiale. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vitesse relative se règle elle-même grâce au mouvement relatif, se créant lors du laminage, entre le tube et le mandrin, de sorte que le mandrin, pendant le laminage, est exclusivement chargé par les forces de laminage en direction axiale et est transporté par frottement avec la paroi interne du tube dans la direction de laminage. L'invention utilise ainsi le fait qu'une diminution ou une élimination des contraintes de traction longitudina- les dans le mandrin exclut un laminage du mandrin et, en conséquence, permet d'obtenir des qualités de tube opti- males et des rendements appropriés. Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, la vitesse relative du mandrin par rapport à la vitesse de laminage et/ou l'avance du tube sont créés en poussant le mandrin dans la direction de laminage. Ainsi, par harmonisation entre la vitesse de laminage et la vitesse de déplacement du mandrin, on peut influencer de façon souhaitée les tensions qui se créent du fait du déplacement relatif entre le mandrin et la paroi interne du tube. De façon avantageuse, selon une autre caractéristique de l'invention, on ramène le mandrin sans interruption du laminage dans une ou plusieurs phases de celui-ci, dans lesquelles il ne se produit aucun contact entre le tube et les cylindres. De cette façon, un laminage continu est possible quand, en même temps, il est assuré que, pendant le laminage, un nouveau tube d'origine est enfilé, du côté d'entrée, sur le mandrin ramené. Pour pouvoir dispo- ser d'une longueur de mandrin suffisante pour un nouveau tube d'origine, le mandrin est ramené, ce qui est effec- tué avantageusement aux points morts de la cage de lami- noir, quand il n'existe aucun contact entre le tube et les cylindres. Cela peut avoir lieu pas à pas, jusqu'à ce que le mandrin soit ramené suffisamment pour que le tube déjà laminé, se trouvant entre la zone de laminage et le mandrin de serrage de sortie ne soit en contact qu'avec le bout du mandrin aminci. Cependant, selon une autre caractéristique de l'in- vention, il est également possible de régler la vitesse relative du mandrin par rapport à la vitesse de laminage par guidage commandé du mandrin par une force de retenue opposée à la direction de laminage. Cela signifie que le mandrin n'est pas librement flottant, mais retenu de façon commandée, la vitesse relative maintenue entre le mandrin et le tube étant réglable selon les exigences du laminage. Un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé est remarquable en ce que le tube et le mandrin peuvent être saisis par un dispositif de transport et un disposi- tif de maintien mobiles indépendamment l'un de l'autre et peuvent être déplacés dans la direction de laminage et/ou de façon opposée à celle-ci. Grâce à cela, on peut obte- nir différentes vitesses de transport pour les tubes et le mandrin, de sorte qu'une vitesse relative optimale entre le mandrin et le tube peut être obtenue. La lon- gueur du mandrin doit être adaptée au déplacement longi- tudinal de celui-ci, en étant égale de préférence à un multiple de la développée des cylindres. Pour le cas o le mandrin est entraîné "de façon librement flottante" par le tube pendant le laminage, selon une autre caractéristique de l'invention, la lon- gueur utile du mandrin doit être plus grande que la lon- gueur de deux tubes d'origine qui se suivent. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que le mandrin, du côté d'entrée, est lié à un dispositif pour le maintenir et/ou le ramener. Ce dispo- sitif peut être une cage déplaçable dans la direction de laminage. Quand, selon une autre caractéristique de l'invention il est proposé que, en position ramenée du mandrin, il est prévu au moins un espace libre correspondant à la longueur d'un tube d'origine entre le dispositif pour maintenir et/ou ramener le mandrin et l'extrémité de ce dernier, il est ainsi possible de charger pratiquement en continu le laminoir à pas de pèlerin froid. Du fait que le laminoir ne doit pas s'arrêter, non seulement un ren- dement plus élevé est possible, mais les qualités du tube laminé sont également améliorées. Avantageusement, pour faire tourner et avancer le tube, on prévoit un dispositif d'avance et de rotation stationnaire, qui peut tourner autour de l'axe longitudi- nal du tube et qui entoure le tube par des éléments de transport sans fin. Pour maintenir et/ou ramener le mandrin, on utilise un dispositif qui, selon l'invention, est constitué d'un raccordement rapide qui peut être couplé à l'extrémité du mandrin, qui est relié à un treuil à câble disposé du côté d'entrée. Avantageusement, le dispositif pour main- tenir et/ou ramener le mandrin est sous tension élasti- que, la force élastique étant plus petite que la force de frottement entre la paroi interne du tube et le mandrin lors du laminage et plus grande que la force de frotte- ment dans la phase dans laquelle il n'existe aucun contact entre le tube et les cylindres. Cela signifie que, après couplage du dispositif pour maintenir et/ou ramener le mandrin, est créée une force de renvoi qui est efficace au moment o les cylindres libèrent le tube, c'est-à-dire aux points morts de la cage. A ce moment, le mandrin est ramené jusqu'à ce que les cylindres engagent à nouveau le tube, le processus de renvoi pouvant être répété pendant plusieurs temps morts de la cage, jusqu'à ce que le mandrin soit totalement ramené dans sa position - initiale. Le dispositif de maintien et/ou de renvoi peut être muni d'une butée de limitation de course automatique. La force de maintien créée sur le tube pendant le renvoi du mandrin est fournie, selon l'invention, par les éléments de serrage transmettant l'avance, qui, par exemple, sont constitués par le dispositif d'avance et de rotation en- tourant le tube par des éléments de transport sans fin. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu que l'extrémité du côté de sortie du mandrin sur une longueur qui correspond à la distance -fin du calibre de lissage jusqu'à fin des pinces de serrage de sortie +30mm- est réalisée avec une dimension inférieure d'environ 0,05mm. Enfin, selon un autre développement de l'invention, il est prévu que, pour libérer le tube laminé du mandrin, l'outil est calibré dans la dernière zone utilisée pen- dant le laminage, de sorte qu'a lieu un laminage lâche du tube par le mandrin. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure la montre la situation de laminage dans le procédé de l'invention après laminage d'un premier tube. La figure lb illustre la situation après renvoi du mandrin. La figure 2 illustre les phases a à d du déroulement du procédé de l'invention avec chargement continu du tube d'origine. Sur la figure la, la référence numérique 1 désigne le tube laminé, la référence 2 le tube se trouvant encore dans le laminoir entre les cylindres 3, et la référence 4 le mandrin. Les pinces de serrage du mandrin de serrage de sortie stationnaire entraîné en rotation sont dési- gnées par la référence numérique 5. La référence numéri- que 6 désigne l'appareil d'avance et de rotation, repré- senté schématiquement, pour le tube à laminer, qui est constitué d'un dispositif de transport à chaîne sans fin, qui, dans son ensemble, peut tourner autour de l'axe du tube. La référence 7 désigne un raccordement rapide, qui relie le mandrin à un treuil 8, par l'intermédiaire d'un câble 9. Un nouveau tube d'origine est désigné par la référence numérique 10. La figure la montre schématiquement la situation de laminage, dans laquelle le tube 1 est déjà complètement laminé et le tube 2 se trouve entre les cylindres 3. Le mandrin 4 a atteint sa position avant. Les pinces de ser- rage 5, fermées pendant le laminage, du mandrin de serra- ge de sortie stationnaire, entraîné en rotation, sont ouvertes après arrêt du laminoir, les cylindres 3 restant dans un des deux points morts E T ou A T sans contact avec la matière laminée. L'entraînement en avance et en rotation, stationnaire, qui, pendant le laminage, fait tourner et avancer le tube d'origine de façon continue ou discontinue, maintient, pendant le renvoi du mandrin, la matière laminée en position de laminage. Le raccordement rapide 7, couplé après arrêt du laminoir, relie, par l'intermédiaire d'un câble 9, le mandrin au treuil 8. Ce dernier permet de ramener le mandrin de façon à pouvoir extraire le tube laminé et enfiler un nouveau tube d'ori- gine sur le mandrin. La figure lb montre la situation après renvoi du mandrin 4. Le mandrin est ramené de sorte que le tube laminé 1 ne se trouve plus que sur la partie du mandrin représentée par la référence numérique 11, amincie d'en- viron 0,05 mm et qu'il peut être extrait sans effort (non représenté). Les pinces 5 du mandrin de serrage du côté de sortie sont ouvertes. Le raccordement rapide 7 est décroché, un nouveau tube 10 enfilé, de sorte qu'un nou- veau cycle de travail peut commencer. Le tube 10 est gui- dé par la suite au moyen d'un appareil moteur non repré- senté ici, jusqu'à ce que l'appareil d'avance et de rota- tion 6 se charge de son transport. Selon une autre proposition de l'invention, le char- gement du nouveau tube peut avoir lieu de façon continue sans arrêt du laminoir. Les phases correspondantes d'un cycle de travail de ce procédé sont représentées sur les figures 2a à 2d. Sur la figure 2a, le mandrin est représenté dans sa position de départ, le tube laminé (non représenté) ayant été retiré à l'instant même. La référence numérique 6 désigne, sur toutes les figures, l'entraînement d'avance et de rotation, représenté schématiquement, lequel est constitué d'éléments de transport à chaîne sans fin, qui saisissent le tube 2 et le transportent dans la direction de laminage. En même temps, l'entraînement d'avance et de rotation 6 peut tourner autour de l'axe du tube. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet allemand P 20 34 315. Le tube à laminer est désigné par la référence numé- rique 2. La zone de laminage est définie entre le point mort d'entrée E T et le point mort de sortie A T, sans que la cage de laminage soit ellemême représentée. Le dispositif d'avance et de rotation 6 est agencé de façon stationnaire, de même que le mandrin de serrage de sortie entraîné en rotation 5. Sur la figure 2a, le mandrin 4 est dans sa position initiale. L'extrémité du tube 2 à déformer se trouve entre le point mort de cage E T et le mandrin de serrage de sortie ouvert 5. L'extrémité du tube laminé prêt à être extrait se trouvait sur le bout aminci 11 du mandrin 4 et pouvait être extraite facile- ment dans cette position (non représentée). La figure 2b montre le processus de laminage dans une phase ultérieure. Le mandrin de serrage de sortie 5 est à nouveau fermé, le mandrin 4 se déplace en raison du pro- cessus de déformation et par suite de l'entraînement par frottement sur le côté interne du tube sans autre force extérieure dans la direction de laminage et, en vérité, plus rapidement que le tube d'origine et plus lentement que le tube achevé. Sur la figure 2c, le tube 2 est encore plus laminé, toujours sur le mandrin 4 se déplaçant librement en direction de laminage, c'est-à-dire sans action de trac- tion additionnelle. Un nouveau tube 10 est enfilé sur le mandrin 4, sans que le laminoir soit arrêté, c'est-à-dire sans interruption ou entravement du processus de lami- nage. 12 2612815 Sur la figure 2d, le mandrin 4 est représenté dans sa position extrême, c'est-à-dire dans une position qu'il a atteint après avoir parcouru sa course maximale. A partir de cette position, il est ramené lentement au moyen du dispositif de renvoi 8, tandis que le tube 2 est encore laminé. Dans ce but, un raccordement rapide 7 est couplé à l'extrémité libre du mandrin 4 et, par l'intermédiaire du câble 9, le mandrin 4 est soumis à une force par le dispositif 8, grâce à laquelle il peut être ramené. Quand on choisit la force de renvoi de sorte que les forces de frottement entre le tube 2 et le mandrin 4 pen- dant le processus de laminage sont plus grandes que la force de renvoi, cette dernière est cependant plus grande que la force de frottement entre le tube et le mandrin aux points morts de la cage, o les cylindres sont ouverts, le mandrin 4 étant ramené au moment o la cage de laminoir a atteint un des points morts. De cette façon, le laminoir peut fonctionner en continu et le mandrin est ramené lentement jusqu'à ce qu'il atteigne à nouveau la position montrée sur la figure 2a. Le tube d'origine 10 présente alors la position du tube 2 sur la figure 2a et un nouveau cycle peut commencer. 13 2612815 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la réalisation de tubes selon le procédé de laminage à pas de pèlerin froid, comportant une cage de laminage pouvant se déplacer selon un mouvement de va- et-vient dans la direction de laminage, ayant des cylin- dres calibrés en s'amincissant, qui roulent sur la matiè- re laminée avec un sens de rotation qui varie, dans laquelle se trouve un mandrin de forme générale cylindri- que, et comportant un dispositif d'avance et de rotation pour le tube et un mandrin de serrage du côté de sortie, stationnaire et entraîné en rotation pour maintenir le tube, caractérisé en ce que, au mandrin pendant le processus de laminage, est communiquée une vitesse relative par rap- port à la vitesse de laminage du tube à laminer et en ce que le mandrin après avoir effectué une course dépendant de la longueur du mandrin est ramené dans sa position initiale. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse relative se règle elle- même grâce au mouvement relatif, se créant lors du laminage, entre le tube et le mandrin, de sorte que-le mandrin, pendant le laminage, est exclusivement chargé par les forces de laminage en direction axiale et est transporté par frottement avec la paroi interne du tube dans la direction de laminage. 3 - Procédé selon la revendication 1, 1 4 2 6 12612815 caractérisé en ce que la vitesse relative du mandrin par rapport à la vitesse de laminage et/ou l'avance du tube sont créées en poussant le mandrin dans la direction de laminage. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le renvoi du mandrin a lieu sans interruption du laminage pendant une ou plusieurs phases de celui-ci, dans lesquelles il n'existe aucun contact entre le tube et les cylindres. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pendant le laminage, un nouveau tube d'origine est enfilé, du côté d'entrée, sur le man- drin ramené. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse relative du mandrin par rapport à la vitesse de laminage est réglée par guidage commandé du mandrin par une force de retenue opposée à la direction de laminage. 7 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube (2) et le mandrin (4) peuvent être saisis par un dispositif de transport et un dispositif de maintien (6, 7, 8, 9) mobiles indépendam- ment l'un de l'autre et peuvent être déplacés dans la direction de laminage et/ou de façon opposée à celle-ci. 2 612815 s 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la longueur du mandrin (4) est un multiple de la développée des cylindres. 9 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la longueur utile du mandrin (4) est plus grande que la longueur de deux tubes d'origine (10) qui se suivent. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le mandrin (4) est relié, du côté d'entrée, à un dispositif de maintien et/ou de renvoi (7, 8, 9). 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que, en position ramenée du mandrin, au S15 moins un espace libre correspondant à la longueur d'un tube d'origine est prévu entre le dispositif de maintien et/ou de renvoi et l'extrémité du mandrin. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que, pour la rotation et l'avance du tube, est prévu un dispositif d'avance et de rotation (6) stationnaire connu en soi, qui peut tourner autour de l'axe longitudinal du tube et qui entoure le tube par des éléments de transport sans fin. 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le dispositif de maintien et/ou de 16 2612815 renvoi est constitué d'un raccordement rapide (7) qui peut être couplé au mandrin, qui est relié à un treuil (8) à câble (9) disposé du côté d'entrée. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que le dispositif de maintien et/ou de renvoi est sous tension élastique, la force élastique étant plus petite que la force de frottement entre la paroi interne du tube et le mandrin lors du laminage et plus grande que cette force de frottement dans la phase dans laquelle il n'existe. aucun contact entre le tube et les cylindres. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que le dispositif de maintien et/ou de renvoi est muni d'une butée de limitation de course auto- matique. 16 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que la force de maintien sur le tube pendant le renvoi du mandrin est fournie par les éléments de serrage transmettant l'avance. 17 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 16, caractérisé en ce que l'extrémité de sortie du mandrin sur une longueur qui correspond à la distance - fin du calibre de lissage jusqu'à la fin des pinces de serrage 1.7 22612815 de sortie +30 mm -, est réalisée avec une dimension infé- rieure d'environ 0,05 mm.