Brevet FR2821857A1 — publié le 20020913

Rouleau destiné au transport d'une bande métallique dans une installation de recuit continu. L'invention concerne un rouleau destiné au transport d'une bande métallique dans une installation de recuit continu composé d'un arbre d'entranement portant une virole support de bande. Les rouleaux permettant le transport de bande, dans des recuits continus de band es métal l iq ues de matéria u ferreux ou non ferreux, sont en géné ral en acie r al l ié. Ces types de rouleaux ont du point de vue thermomécanique un coefficient de o dilatation de 17.10-6/ C et un coefficient de conductivité thermique d'environ 20 w/m. C. Pour compenser les déformations thermomécaniques dans les recuits, un compromis est recherché entre le profil mécanique de la génératrice des viroles des rouleaux donnés par usinage afin d'éviter la formation de plis dans les bandes de format large et mince et les déports de bande dans le cas du traitement de bandes de s format de largeur réduite. Les rouleaux sont généralement cylindriques ou réalisés avec une génératrice légèrement courbe, mais ils se déforment dans l'installation de recuit du fait de l'apport calorique de la bande soumise à recuit. Il est connu de nombreux brevets sur des rouleaux comportant une frette, par exemple à base de cuivre. La déformée de la génératrice de ce type de rouleau, dans o un dispositif de recuit, est améliorée d'un facteur d'environ 2 grâce à la haute conductivité du cuivre. Néanmoins, ces rouleaux sont lourds et présentent une grande inertie thermique. Il est également connu du brevet GB 945 244 un rouleau pour un dispositif de recuit en continu de bande métallique comportant une enveloppe composée soit de graphite, soit d'une mixture de carbone et de poudre de métal aggloméré lié par exemple par un matériau à base de bitume. Ce type d'aggloméré ne semble pas avoir été développé de manière industrielle. Le but de l' invention est de minimiser les déformations du profil des rouleaux en fonction des températures et du format de bande afin d'ouvrir le domaine d'utilisation et permettre le passage, de bandes larges et minces sans générer de plis et de bande étroite, sans la nocessité d'un guidage de bande, grâce à un rouleau indéformable, de poids et inertie moindre réalisé à un coût inférieur, comparativement aux rouleaux par exemple en acier réfractaire avec une frette en cuivre. L'objet de l'invention est de proposer un rouleau destiné au transport d'une bande métallique, dans une installation de recuit continu, composé d'un arUre d'entranement portant une virole support de bande, caractérisé en ce qu'au moins la virole est réalisée en matériau composite. Les autres caractéristiques de l'invention sont: - I'arbre est réalisé en matériau composite ou métallique. - le matériau composite est choisi parmi un composite carbone - fibre de carbone (CFC), carbure de siliclum - carbure de silicium (SiC - SiC), - le matériau composite comporte des fibres tissées en au moins deux dimensions. o - la virole comporte un revêtement dur métallique ou céramique. - le revêtement est choisi parmi le carbure de chrome, une zircone. - le revêtement peut comporter une sous couche. - la sous couche est choisie parmi le type carbone IC, carbure de silicium. La description qui suit et les figures annexces, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre l'invention. La figure 1 présente un exemple de rouleau selon l'invention. La figure 2 présente des profils de déformation A1 et A2 à une température d'ambiance de 900 C et de 2 largeurs de bande à 300 C du rouleau A selon l'invention, ainsi que les profils B1, B2, C1, C2, dans les mêmes conditions de températures et de o largeur de bande, de deux rouleaux B et C, I'un étant une virole en en acier réfractaire, d'autre ayant une virole comportant un revêtement bicouche fer - cuivre. Comme représenté sur la figure 1, le rouleau 1 selon l'invention est destiné au transport d'une bande métallique dans une installation de recuit continu. Ledit rouleau 1 est. dans un exemple de l'invention, composé d'un arbre 2 ou fusoe, destiné au support :5 et à l'entranement du rouleau, ledit arbre portant une virole 3 sur laquelle s'appuie la bande destinée à être recuite. Selon l'invention, au moins une partie du rouleau 1 est réalisée en matériau composite, la partie la plus impliquée étant la virole 3. Pour des raisons d'homogénéité, I'arbre 2 du rouleau 1 peut être réalisé également en matériau composite. o Le matériau composite utilisé est choisi parmi un composite carbone fibre de carbone (CFC), carbure de siliclum - carbure de silicium (SiC SiC), Dans sa structure, le matériau composite comporte des fibres, par exemple, tissés en deux ou trois dimensions. De préférence, la virole 3 comporte un revêtement 4 dur métallique ou céramique. Le revêtement 4 dur est alors en contact avec la bande traitée. Le revêtement 4 est réalisé de préférence par projection le carbure de chrome, d'une zircone ou de tout autre revêtement pratiqué sur les rouleaux de four. Le rouleau 1 selon l'invention peut comporter une virole 3 présentant en sous couche du revêtement 4 une couche 5 dite tampon composée d'un matériau choisi par exemple, parmi le type carbone IC, SIC. L'invention concerne l'utilisation d'un composite choisi de préférence dans un composite carbone - fibres de carbone (CFC), carbure de silicium carbure de silicium o (SiC - SiC), pour la fabrication d'un rouleau d'une installation de recuit d'une bande métallique et notamment d'une bande d'acier. Les matériaux composites choisis sont aujourd'hui employés notamment dans le domaine spatial. Ils sont utilisés pour leur grande résistance mécanique à haute température (1 200 C) résistance supérieure à celle des aciers réfractaires. Leur s coefficient de dilatation est entre quatre et huit fois inférieure à celui des aciers et leur densité quatre fois plus faible. Selon l'invention, et dans l'exemple présenté en caractéristique sur la figure 2, il est choisi un matériau composite du type carbone - fibres de carbone (CFC) . Les conditions sont les suivantes: o - température de bande: 300 C. - température amblante: 900 C. - épaisseur de bande: 0,2 mm. - largeurs de bande: 700 mm et 1200 mm. On a pu constater que sous la forme cylindrique demandée, la caractéristique A de la déformation en fonction de la température du rouleau 1 de l'invention, sur une longueur de 1500 mm, présente, pour cet exemple de deux largeurs de bande, 700 mm et 1200 mm, une variation très faible, conservant au rouleau une géométrie cylindrique presque parfaite. Les autres rouleaux de comparaison B. et C, développent une forme concave différente en fonction des largeurs de bande, entranant de ce fait, une so déformation de la tôle qu'ils supportent lors de l'opération de recuit. Ceci conduit à usiner les rouleaux pour les rendre compatibles avec la marche de la ligne. Néanmoins, il faudra faire un compromis pour que le profil d'usinage visé pour contrer la forme concave, par exemple un bombé cylindro conique, satisfait les cas pour des bandes de 700 mm à 1200 mm de large. Le rouleau ainsi obtenu, trois fois plus léger d'un rouleau en acier, comporte une inertie mécanique trois fois moindre et un bombé thermique sept fois plus faible que le rouleau B en acier et deux fois plus faible qu'un rouleau C revêtu d'une structure mixte acier cuivre. La solution proposée réside dans la substitution des aciers réfractaires usuels par des matériaux composites réfractaires à très faible coefficient de dilatation et malgré o les caractéristiques connus des matériaux composites proposés par les inventeurs, il n'était pas évident de parvenir à la réalisation d'un rouleau cylindrique quasiment indéformable en température, les matériaux composites utilisés n'étant pas destinés à un tel but ou une telle fonction. Il est possible en combinant les constituants du composite choisi, fibres et (ou) s matrice et la manière dont ils sont mis en _uvre, d'optimiser les facteurs, résistance mécanique, coefficient de dilatation, de manière à les adapter à la fonction demandée dans une installation de recuit, par exemple d'une bande d'acier. REVENDICATIONS 1. Rouleau destiné au transport d'une bande métallique dans une installation de recuit continu, composé d'un arbre d'entraînement portant une virole support de bande, caractérisé en ce qu'au moins la virole est réalisée en matériau composite. 2. Rouleau selon la revendication 1 caractérisé en ce que larbre est réalisé en o matériau composite ou métallique. 3. Rouleau selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau composite est choisi parmi un composite carbone - fibre de carbone (CFC), carbure de siliclum - carbure de silicium (SiC - SiC), 4. Rouleau selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau composite comporte des fibres tissées au moins en deux dimensions. 5. Rouleau selon la revendication 1 caractérisé en ce que la virole comporte un o revêtement dur métallique ou céramique. 6. Rouleau selon la revendication 1 caractérisé en ce que le revêtement est choisi parmi le carbure de chrome, une zircone. 7. Rouleau selon la revendication 1 caractérisé en ce que le revêtement peut comporter une sous couche. 8. Rouleau selon la revendication 1 caractérisé en ce que la sous couche est choisie parmi le type carbone IC, SIC. 3(