[0001] La présente invention concerne les dispositifs de ,guidage d'un matériau en bande,
du type comprenant au moins deux séries de rouleaux situées dans des plans horizontaux
différents, et dans lesquels la bande passe alternativement d'un rouleau d'une série
à un rouleau d' une autre série.
[0002] De tels dispositifs sont utilisés notamment dans des accumulateurs verticaux intercalés
dans des lignes de traitement en continu de bandes, de façon à constituer une réserve
de bande permettant de ralentir ou d'arrêter la ligne en amont de l'accumulateur tout
en maintenant la vitesse de fonctionnement en aval, ou bien inversement, de ralentir
ou d'arrêter la ligne en aval de l'accumulateur en maintenant la vitesse normale de
marche en amont. Dans un tel accumulateur, il est prévu une série de rouleaux inférieurs
(ou supérieurs )fixes et une série de rouleaux supérieurs (ou inférieurs )portés par
un bâti qui peut être déplacé verticalement en fonction de la longueur de matériau
présente à un instant donné dans l'accumulateur.
[0003] Une disposition analogue est également utilisée dans des fours de traitement en continu
et en particulier dans des fours de recuit dans lesquels pour obtenir un temps de
traitement suffisant, la bande suit un trajet sinueux en passant alternativement d'un
rouleau d'une série à un rouleau d'une autre série. Cependant, dans cette application
la distance entre rouleaux inférieurs et supérieurs est constante.
[0004] Afin d'obtenir un autocentrage de la bande sur chacun des rouleaux, on choisit pour
ces derniers une forme biconique ou bombée, de section en général parabolique, dont
le diamètre maximal se situe dans le plan médian du rouleau. Avec une telle disposition,
tout déport accidentel de la bande déséquilibre les réactions au contact entre la
bande et le rouleau en favorisant le côté décentré qui du fait du déport présente
une surface de contact plus grande que l'autre côté, d'où résulte un recentrage quasi
automatique de la bande. Cependant, étant donné cette forme bombée, la longueur des
génératrices de la bande varie suivant que l'on se trouve dans une section médiane
des rouleaux ou dans une section de rive, de sorte que pour obtenir un contact satisfaisant
entre les rouleaux et la bande, et par conséquent, un guidage correct, il est nécessaire
d'exercer des forces de traction élevées notamment pour des tôles d'épaisseur supérieure
à 2mm. Ceci constitue un inconvénient sérieux.
[0005] En effet, dans l'application aux accumulateurs verticaux, l'effort total qui s'exerce
sur la structure de la tour supportant les séries de rouleaux, et qui est constitué
par la somme des efforts de traction exercés sur chaque brin, devient très important
de sorte que l'on est amené à réaliser des constructions lourdes et onéreuses.
[0006] Par ailleurs, dans la deuxième application envisagée ci-dessus, dans les chambres
chaudes des fours de recuit continu (chambres de chauffage et de maintien) la bande
portée à des températures relativement élevées ne peut supporter que des tractions
très faibles. Dans la zone de chauffage, les rouleaux sont portés à une température
élevée et la bande est sensiblement plus froide que le rouleau.Il s'ensuit que la
dilatation du rouleau, plus forte à l'extérieur de la bande que dans la zone refroidie
par le contact avec cette bande, produit un profil thermique défavorable pour la tenue
de la bande. Compte tenu de la température de la bande et de la forme bombée des rouleaux,
ainsi que de la force de traction nécessaire pour appliquer la bande contre les rouleaux,
on peut engendrer dans cette dernière une déformation permanente en particulier pour
les bandes très minces et larges.
[0007] Le problème à résoudre consiste donc à perfec- t ionner un dispositif de guidage
du type défini ci-dessus, afin de permettre un guidage et un autocentrage satisfaisants
de la bande pour des niveaux de traction inférieurs à ceux qui sont nécessaires dans
les dispositifs connus.
[0008] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de guidage d'un matériau en bande,
comprenant au moins deux séries de rouleaux situées dans des plans horizontaux différents,
dans lequel la bande passe alternativement d'un rouleau d'une série à un rouleau d'une
autre série, caractérisé en ce que vus en projection sur un plan horizontal, les axes
des rouleaux d'une série, parallèles entre eux, forment avec les axes des rouleaux
de l'autre série, également parallèles entre eux, un angle aigu dont la bissectrice
est perpendiculaire à la direction moyenne de défilement de la bande.
[0009] L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé
donné à titre d'exemple et sur lequel :
- la Fig. 1 est une vue schématique en perspective montrant la position des rouleaux
de guidage dans un accumulateur vertical selon l'invention ;
- la Fig. 2 est une vue en plan du dispositif de la Fig. 1 ;
- la Fig. 3 est une vue de détail montrant les zones de contact entre la bande et
le rouleau dans une condition de fonctionnement particulière ;
- la Fig. 4 est une vue, également schématique, d'un dispositif suivant l'invention
appliqué dans un four de traitement thermique en continu.
[0010] On voit sur la Fig. 1 un dispositif de guidage d'un matériau en bande B qui peut,
par exemple, être utilisé dans un accumulateur vertical inséré dans une ligne de traitement
en continu. Un tel accumulateur comporte une tour, un bâti inférieur fixe dans lequel
sont tourillonnés les rouleaux d'une première série, et un bâti supérieur mobile verticalement
et sur lequel sont tourillonnés les rouleaux d'une deuxième série. Cependant ces divers
composants et dispositifs étant parfaitement connus et classiques n'ont pas été représentés
sur le dessin, un simple schéma suffisant pour mettre en évidence les caractéristiques
de l'invention.
[0011] Le dispositif comprend un rouleau d'entrée 1 un rouleau de sortie 2 de l'accumulateur,
ces deux rouleaux d'axes perpendiculaires à la direction X-X de défilement de la bande
étant situés au même niveau qu'une série de rouleaux inférieurs 3. Le dispositif de
guidage est complété par une série de rouleaux supérieurs 4. Ainsi qu'on peut le voir
plus particulièrement sur la Fig. 2. vus en projection sur un plan horizontal les
axes U-U et V-V des rouleaux inférieurs et supérieurs forment entre eux des angles
aigus dont la bissectrice Y-Y est perpendiculaire à la direction X-X de défilement
de la bande. En d'autres termes, les axes des rouleaux inférieurs et les axes des
rouleaux supérieurs forment par rapport à la normale à cette direction des angles
aigus a égaux et opposés, de préférence, inférieurs à 45°.
[0012] Bien que cela n'apparaisse pas sur le dessin, compte tenu de sa faible échelle, les
rouleaux présentent une forme bombée et suivant l'invention, on établit une relation
entre l'angle a et la valeur de ce bombé qui peut être caractérisé par la différence
entre le diamètre maximal et le diamètre minimal du rouleau.
[0013] De préférence le rouleau a un profil de forme parabolique. La relation entre l'angle
a et la valeur du bombé est destinée à obtenir une compensation de la variation de
longueur des génératrices de la bande, entre deux rouleaux consécutifs, qui résulte
de la forme bombée de ces rouleaux. Si l'on appelle b la différence entre les valeurs
maximales et minimales du diamètre du rouleau, 1 la longueur de ce rouleau et d la
distance entre les plans horizontaux contenant les axes des rouleaux supérieurs et
inférieurs, on choisit de préférence l'angle a de telle façon que :

qui correspond à une compensation parfaite.
[0014] Cependant, dans l'application considérée, étant donné que la distance d est variable
au cours du fonctionnement de l'accumulateur, il est impossible dans la pratique de
compenser parfaitement les différences de longueurs sur le trajet de la bande. Si
l'angle a est plus grand que la valeur calculée suivant la formule indiquée ci-dessus,
la tension est plus élevée en rive et les rives de la bande s'appliquent fortement
alors que le contact peut devenir plus mauvais au centre. Dans ces conditions le guidage
reste satisfaisant car comme la variation de section du rouleau devient plus importante
au fur et à mesure que l'on s'éloigne de son axe, c'est le contact en rive qui est
essentiel pour le guidage. Si à l'inverse l'angle a est inférieur à la valeur calculée,
la tension devient plus élevée dans la partie centrale de la bande et cette dernière
s'applique moins étroitement sur les bords des rouleaux. Cependant, on peut constater
comme représenté sur la Fig. 3 que la surface de contact S entre la bande B et le
rouleau R dans une telle situation est telle que ce contact est maintenu du côté où
la torsion de la bande tend à la rapprocher du rouleau de sorte que le guidage reste
satisfaisant. On choisit donc a pour que la relation précitée soit vérifiée pour une
distance moyenne entre les deux séries de rouleaux.
[0015] Suivant une caractéristique de l'invention, les rouleaux supérieurs et les rouleaux
inférieurs peuvent ne pas présenter les mêmes caractéristiques de bombé, les rouleaux
supérieurs ayant un profil plus marqué que leurs homologues inférieurs. En effet,
sous l'effet de son propre poids, la bande est appliquée de façon plus efficace sur
les rouleaux supérieurs qui peuvent de ce fait présenter une variation de section
plus importante que les rouleaux inférieurs. Il en résulte un bon contact de la bande
avec les rouleaux et un guidage parfait pour toute la course utile de l'accumulateur
.
[0016] A_ titre d'exemple, on réalise un accumulateur à rouleaux, dont les séries de rouleaux
inférieurs et supérieurs sont inclinées respectivement de plus ou moins 20° par rapport
à la normale à la ligne de déplacement. Les rouleaux d'entrée et de sortie situés
comme sur le dessin à peu près au niveau des rouleaux fixes sont perpendiculaires
à cette ligne de défilement. L'angle de torsion des brins d'entrée et de sortie étant
plus faible que dans la partie normale courante de l'accumulateur, on adopte pour
ces rouleaux d'entrée et de sortie une valeur de bombé sensiblement plus faible. C'est
ainsi que pour un angle a de 20° et une distance maximale d de 80 mètres entre rouleaux
inférieurs et supérieurs, le bombé des rouleaux d'entrée et de sortie est b = 1mm
pour 1 =2m tandis que le bombé des rouleaux de l'accumulateur proprement dit est compris
entre 2 et 10 mm et peut être de préférence de l'ordre de 6mm pour une même longueur
de 2m.
[0017] Comme indiqué ci-dessus, on peut prévoir de façon avantageuse une valeur de bombé
plus élevée pour les rouleaux supérieurs pour lesquels la tension de la bande est
plus forte. C'est ainsi que pour une bande de 3mm d'épaisseur et de 1500mm de large,
et un diamètre de rouleau de 1000mm, la tension minimale d'entrée est de 3000 newtons
et pour un accumulateur de 80m de haut, ayant une course utile de 60m, la tension
maximale au niveau des rouleaux supérieurs est de 32. 000 newtons environ. On peut
alors choisir un bombé de 9mm pour les rouleaux supérieurs et de 3mm pour les rouleaux
inférieurs. La tension minimale à la sortie d'un tel accumulateur à 8 brins est de
15. 000 newtons environ.
[0018] Grâce à l'agencement suivant l'invention et à l'orientation des axes des rouleaux
supérieurs et inférieurs, on obtient que les longueurs de toutes les génératrices
de la bande entre deux rouleaux consécutifs sont à peu près égales de sorte qu'un
contact satisfaisant de la bande avec le rouleau peut être obtenu avec une traction
plus faible, juste suffisante pour cintrer la bande au contact du rouleau. Les caractéristiques
différentes choisies pour les rouleaux d'entrée, les rouleaux inférieurs et les rouleaux
supérieurs permettent d'améliorer encore ce résultat.
[0019] Bien entendu, l'invention peut être mise en oeuvre dans des conditions analogues
dans le cas d'un accumulateur en fosse dont les. rouleaux supérieurs sont fixes et
dont les rouleaux inférieurs sont portés par un bâti pouvant être déplacé verticalement.
Dans ce cas, les rouleaux d'entrée et de sortie se trouvent au voisinage des rouleaux
supérieurs fixes.
[0020] Dans une autre application (Fig. 4), un dispositif suivant l'invention est utilisé
dans un four de traitement thermique 10 et notamment dans un four de recuit en continu
d'un matériau en bande. Dans cette application, les rouleaux d'entrée 11 et de sortie
12, dont les axes sont normaux à la ligne de défilement de la tôle sont situés à peu
près à mi-hauteur du four et du dispositif de guidage.
[0021] Comme dans l'exemple précédent, les rouleaux 13 de la série inférieure sont inclinés
d'un angle + a par rapport à la normale à la ligne de défilement, tandis que les rouleaux
14 de la série supérieure sont inclinés d'un angle - a par rapport à cette même normale.
Cette disposition est particulièrement bien adaptée à cette application, car la distance
entre les rouleaux supérieurs et inférieurs est invariable, de sorte que la relation
entre l'angle a et la valeur du bombé des rouleaux inféri eurs et supérieurs peut
être choisie de façon à obtenir une longueur de génératrice à peu près constante sur
toute la largeur de la bande sur son trajet dans le dispositif de guidage.
[0022] Par ailleurs, dans ce cas on ne cherche pas à compenser tout le bombé donné aux rouleaux
mais seulement le bombé résiduel après déformation thermique. A titre d'exemple, on
peut donner les valeurs suivantes : les rouleaux ayant un diamètre de 700 mm et une
longueur de 1600 mm sont distants de 18m. Les angles a sont de 15°, ce qui permet
de compenser un bombé représentant une différence de diamètre de 3mm. Compte tenu
des déformations thermiques des rouleaux le bombé d'usinage à la température ambiante
est compris entre 4 et 8mm pour les rouleaux de la zone de chauffage du four et peut
être de
2 à 4mm pour les rouleaux de la zone de maintien et des zones de refroidissement. Les
rouleaux d'entrée et de sortie de chaque chambre sont comme dans l'exemple représenté
disposés à mi-hauteur dans le four et sont normaux à la ligne de défilement. La valeur
des bombés de ces rouleaux d'entrée et de sortie est comprise entre 1 et 2 mm.
[0023] Bien entendu, les dispositifs de chauffage qui sont incorporés au four et qui en
général s'étendent à partir des par- rois latérales de ce dernier doivent être agencés
en tenant compte du trajet hélicoidal des bandes à l'intérieur 3u four. La position
et l'orientation de ces organes de chauffage est déterminée par la forme des intervalles
délimités entre deux brins adjacents de la bande.
[0024] Il résulte de la description qui précède que l'agencement suivant l'invention permet
d'apporter une solution particulièrement efficace et élégante à un problème important.
La diminution des efforts de traction nécessaires pour provoquer l'entrainement et
le guidage corrects de la bande dans le dispositif constitue en effet un progrès sensible
dans les diverses applications considérées en particulier lorsque la bande est portée
à une température relativement élevée et risque par conséquent de subir des déformations
permanentes.
1 - Dispositif de guidage d'un matériau en bande, comprenant au moins deux séries
de rouleaux situées dans des plans horizontaux différents, dans lequel la bande passe
alternativement d'un rouleau d'une série à un rouleau de l'autre série, caractérisé
en ce que vus en projection sur un plan horizontal, les axes des rouleaux d'une série
- parallèles entre eux -forment avec les axes des rouleaux de l'autre série - également
parallèles entre eux - un angle aigu dont la bissectrice est perpendiculaire à la
direction moyenne de défilement de la bande.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes d'une série
de rouleaux forment avec la normale à la direction (X-X) de défilement de la bande
un angle a inférieur à 45°.
3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce
que les rouleaux d'entrée et de sortie sont perpendiculaires à la direction de défilement
de la bande.
4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant des rouleaux
bombés, caractérisé en ce qu'on choisit les valeurs de l'angle a précité et du bombé
des rouleaux de telle façon que la relation suivant soit au moins à peu près satisfaite:

où : b est la différence entre les diamètres maximal et et minimal d'un rouleau, 1
la longueur d'un rouleau, d la distance entre les plans horizontaux contenant les
axes 1 des rouleaux supérieur et inférieur.
5 - Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la distance entre les deux séries
de rouleaux est variable, caractérisé en ce qu'on choisit les valeurs de l'angle a
précité et du bombé des rou leaux ge façon que la relation précédente soit à peu près vérifiée pour une distance moyenne
entre les deux séries de rouleaux.
6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce
que les rouleaux supérieurs sont plus bombés que les rouleaux inférieurs.
7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les rouleaux d'entrée
et de sortie sont moins bombés que les rou- leaux inférieurs et supérieurs.
8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce
que le dispositif fonctionnant sous une certaine température, on choisit l'angle a
de façon à compenser les différences de longueur des génératrices, correspondant au
bombé résiduel après déformation thermique.
9 - Installation de traitement de bandes, comprenant un dispositif suivant l'une quelconque
des revendications précédentes, comprenant des organes chauffants, caractérisé en
ce que ces organes chauffants sont disposés et orientés de façon à s'étendre dans
les intervalles séparant les brins adjacents de la bande.