Procédé de conduite d'un laminoir planétaire

Abstract

 Procédé et dispositif pour la conduite d'un laminoir planétaire selon lequel le cylindre de travail (1) parcourt une orbite (3) sur une portion (4) de laquelle, au moins, il vient au contact du produit à laminer (5).
Selon l'invention on confère au mouvement du cylindre (1) sur ladite portion (4) de l'orbite, une trajectoire en forme d'«S» à l'horizontale, cette portion étant, d'une part, limitée par deux points A et B où les tangentes T_A et T_B à l'orbite (3) sont parallèles entre-elles et à la direction de laminage du produit (5) et présentant, d'autre part, entre ces deux points extrêmes, un point d'inflexion 1.
L'invention permet un laminage de type planétaire sans chocs entre le cylindre de travail et le produit à laminer, ou du moins sans chocs préjudiciables à la tenue du matérial ou quant aux nuisances par le bruit.

Description

[0001] La présente invention se rapporte à une famille de procédés de laminage dans laquelle les cylindres de travail sont mobiles dans l'espace et viennent au contact du produit périodiquement, sur tout ou partie de leur trajectoire. v

[0002] Des installations de laminage construites selon ce principe sont aujourd'hui bien connues sous la dénomination "laminoir planétaire" et présentent une conception particulière à partir d'une série de petits cylindres de travail horizontaux, disposés en "cage d'écureuil" tournant à grande vitesse autour de rouleaux d'appui montés en "duo" de part et d'autre du produit.

[0003] Par commodité pour la suite, on convient de qualifier de "planétaire" tout laminoir, quelque soit sa conception, dont les cylindres de travail répondent aux critères de mobilité indiqués ci-avant.

[0004] On sait que le principe du laminoir planétaire résoud le problème du laminage de produits à vitesse de défilement très lente (par exemple de l'ordre de 1 m/mn) grâce à la superposition du mouvement de déplacement dans l'espace de l'axe géométrique du cylindre de travail avec son mouvement habituel de rotation sur lui-même, ce qui assure un temps de contact très court entre le produit à laminer et le cylindre.

[0005] En dehors de la variante connue dite de "laminage oblique", dans laquelle le cylindre de travail est en permanence au contact du produit, lequel présente obligatoirement une symétrie périodique de révolution, (ce qui en limite singulièrement le domaine d'application), les principales variantes du laminage planétaire ont toutes en commun l'existence d'une discontinuité de vitesse entre l'orbite du cylindre et la direction de l'écoulement du métal à laminer à l'entrée du laminoir. Cette discontinuité se traduit par un choc relativement violent chaque fois qu'un cylindre arrive au contact du produit à laminer (de l'ordre de 2 à 3000 fois par mn), d'où il résulte des sollicitations mécaniques très sévères pour le matériel et des conditions de travail pénibles pour le personnel en raison du bruit occasionné.

[0006] Dans une version, proposée par la Société de droit anglais "Hille Engineering", le cylindre parcourt son orbite en remontant l'empoise de la cage-support et se raccorde quasi-tangentiellement avec le produit, ce qui devrait avoir pour effet de réduire le niveau sonore. A la connaissance de l'inventeur, cette solution n'a toutefois été proposée que pour les produits longs et impose un laminage "en remontant" (i.e. à l'opposé du sens de déplacement du produit à laminer), ce qui limite l'applicabilité du procédé.

[0007] La présente invention a pour but de résoudre le problème de ces chocs répétitifs des nuisances sonores propres au laminoir planétaire à l'aide d'une solution qui ne présente pas les inconvénients des méthodes connues. ^v

[0008] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour la conduite d'un laminoir planétaire selon lequel le cylindre de travail parcourt une orbite sur une portion de laquelle au moins il vient au contact du produit à laminer, procédé caractérisé en ce que la direction de laminage du produit étant supposée horizontale, on confère au mouvement du cylindre, sur ladite portion de l'orbite, une trajectoire en forme de "5" à l'horizontale et limitée par deux points où les tangentes à l'orbite sont parallèles entre elles et à la direction de laminage du produit.

[0009] L'invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'il est constitué par une combinaison d'excentriques et de bielles qui impriment à l'axe du cylindre de laminage un déplacement dans l'espace selon une orbite comportant une portion de trajectoire en forme de "S" à l'horizontale limitée par deux points où les tangentes à ladite orbite sont parallèles entre elles et à la direction de déplacement du produit à laminer.

[0010] L'invention sera mieux comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront plus clairement au vu de la description qui suit, donnés en références aux planches de dessins annexées, sur lesquelles :

- la figure 1 est un schéma de principe du procédé, montrant la portion de l'orbite du cylindre de travail au contact du produit,

- les figures 2, 3 et 4 sont des schémas de principe montrant différentes variantes de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.

[0011] Sur la figure 1, on a représenté en 1 un cylindre de travail dont l'axe 2 parcourt une orbite 3 en boucle fermée. Pour une meilleure compréhension de l'invention, seule la partie de l'orbite proche du produit à laminer 5 est représentée sur la figure.

[0012] Plus précisément, la portion 4 de cette orbite, portion le long de laquelle le cylindre 1 est au contact du produit 5, présente une trajectoire en forme de "S" à l'horizontale limitée par deux points extrêmes A et B où les tangentes T_A, T_B à l'orbite 3 menées en ces points sont parallèles entre elles et parallèles à la direction de laminage du produit 5, indiquée par la flèche V sur la figure et qui, en pratique, peut être considérée généralement comme parfaitement horizontale.

[0013] La trajectoire 4 présente avantageusement un point d'inflexion 1 pour assurer un déplacement régulier du cylindre 1 entre les points extrêmes A et B.

[0014] Pour permettre le laminage, un système antagoniste A'I'B' est disposé symétriquement au premier système A.I.B. par rapport au produit à laminer 5. On retrouve dans ce système antagoniste A'I'R' les mêmes éléments et dispositions, que dans le système A.I.B. repérés par des références qui sont différenciées seulement par le signe "prime".

[0015] Les axes 2, 2' des cylindres de travail 1, l' sont horizontaux et perpendiculaires au plan de la figure. On voit donc que l'épaisseur du produit laminé 5 est ainsi réduite de la quantité 2d (d étant la distance séparant les tangentes T_A et T_B - respectivement T_A^I et T_B'-), lorsque les cylindres 1 et l' parcourent leur arc respectif AB et A'B'.

[0016] Ces cylindres peuvent parcourir leur arc dans un sens ou dans l'autre, étant entendu qu'ils se déplacent simultanément dans le même sens. Dans la suite de la description, on ne considèrera, pour simplifier, que le déplacement du cylindre de travail supérieur 1. Lorsque, comme le montre la figure, ce cylindre parcourt l'arc AB de A vers B, il vient au contact du produit 5 en A et le quitte en B. Entre ces deux points, le contact avec le produit est permanent pour exercer l'effort de laminage, et le cylindre roule sur la surface du produit, dans le sens de rotation indiqué par les flèches.

[0017] Conformément à l'invention, la partie de l'orbite 3 située au delà du point A, i.e. la partie de la trajectoire qu'emprunte l'axe 2 juste avant la venue du cylindre au contact du produit à laminer en A, peut :

- ou se poursuivre, de l'autre côté de la tangente T_A, sans modification sensible de la direction du secteur vitesse, le point A étant alors un point d'inflexion (variante repérée par la lettre cerclée ⓐ sur la figure),

- ou, selon une autre variante, se poursuivre avec inversion du sens du secteur vitesse, le point A étant dans ce cas un point de rebroussement (variante repérée par la lettre cerclée ⓑ).

[0018] Quelque soit la variante mise en oeuvre, la trajectoire du cylindre 1 raccorde tangentiellement la surface du produit à laminer 5 et il ne peut, de ce fait, y avoir de choc.

[0019] Il va de soi que les dispositions précédentes s'appliquent également à l'égard du point B si l'on souhaite laminer le produit 5 en "remontant", c'est-à-dire si le cylindre 1 doit parcourir son arc de travail AB dans le sens allant de B vers A. Dans ce cas toutefois, il faut observer que le raccordement en B n'est pas rigoureusement tangentiel à la surface du produit 5 en raison de la légère avance de ce dernier pendant le temps où le cylindre 1 boucle son orbite 3 de A vers B en dehors de la portion 4 (cas où l'orbite 3 est parcouru en totalité toujours dans le même sens). Il pourra donc se produire en B un choc très léger, mais dont le niveau sonore demeure sans commune mesure avec le bruit occasionné par les procédés connus existants.

[0020] Par contre, dans le cas où l'arc de travail AB est parcouru alternativement de A vers B puis de B vers A, le cylindre 1 reste donc en permanence en contact du produit à laminer 5 et il n'y aura par conséquent aucun choc.

[0021] Par ailleurs, pour ne pas risquer de nuire à la bonne qualité de surface des produits laminés, on a avantage à éviter un patinage du cylindre sur le produit au moment de la venue en contact.

[0022] A cet effet, conformément à une mise en oeuvre préférée de l'invention, on imprime au cylindre, au moment de sa venue au contact du produit, une vitesse de rotation égale, ou en tout cas voisine, de celle qui correspond aux conditions de roulement du cylindre sur le produit à laminer (celle-ci étant définie, donc prédéterminable comme on le sait et comme on sait la calculer, à partir de la vitesse du produit à laminer, et des valeur et direction de la vitesse du cylindre sur son orbite au moment du contact avec le produit).

[0023] Bien entendu, dans le cas de la variante @ , la vitesse de déplacement du cylindre étant nécessairement nulle au moment de la venue en contact en A (puisque ce dernier est un point de rebroussement), la vitesse de rotation du cylindre autour de son axe 2 sera avantageusement nulle à cet instant également.

[0024] De même, les problèmes éventuels de synchronisation de la vitesse de rotation du cylindre au moment du contact ne se posent pas dans le cas où l'arc de travail est parcouru alternativement de A vers B puis de R vers A, puisque le cylindre de travail reste alors en permanence au contact du produit à laminer.

[0025] Quelque soit la variante retenue, le cylindre de travail est entraîné en rotation autour de son axe 2 sous l'effet des cissions qui prennent naissance au contact du produit laminé. L'énergie est fournie par les moteurs commandant le système qui engendre le mouvement du cylindre sur son orbite.

[0026] Dans le ces du laminage planétaire pluricylindre classique, tel qu'évoqué au début, la composante horizontale de la résultante des forces agissant le long de l'arc de contact AB est dirigée dans le sens opposé à celui du laminage, ce qui a pour effet un rejet vers l'arrière de la matière à laminer. Cette force doit donc être équilibrée par un organe pousseur qui est généralement une première cage "duo" ordinaire placée en amont du planétaire par rapport au sens de laminage et qui impose au produit à laminer une loi de déplacement, ladite force étant maximale au moment où le cylindre de travail vient au contact du produit.

[0027] Dans le procédé selon l'invention, la forme d'"S" à l'horizontale de l'arc de contact AB est telle que cette force de poussée est minimale quand le contact du cylindre avec le produit 5 s'établit, ce qui a pour effet de minimiser les sollicitations sur l'organe de poussée imposant la loi d'avancement du produit à laminer.

[0028] Le dispositif assurant le déplacement des cylindres de travail selon une orbite 3 conforme à l'invention est réalisé par combinaison d'excentriques et de bielles, dont trois différentes formes de réalisation sont représentées sur les figures 2, 3 et 4 respectivement..

[0029] Les figures 2 et 3 illustrent chacune un dispositif conçu pour permettre au cylindre de travail 1 de parcourir son orbite 3 en totalité dans le même sens (sens indiqué par les flèches).

[0030] Le dispositif représenté sur la figure 2 se compose essentiellement, comme on le voit, de trois bielles 21, 22 et 23, de trois excentriques 24, 25 et 26 et d'une tringle de liaison 27.

[0031] Chaque bielle est articulée à l'une de ses extrémités (respectivement 28, 29, 30) à un excentrique (24, 25, 26). La bielle 21 est fixée à son autre extrémité sur l'axe 2 du cylindre de travail 1. Les deux autres bielles 22, 23 forment à leur autre extrémité un couple rotatif M et la tringle 27 relie ce point mobile M à l'axe 2. Les arbres des trois excentriques tournent dans le sens indiqué par les flèches. Les vitesses de rotation sont égales en valeur absolue, leurs rapports étant maintenus fixes, par exemple au moyen d'engrenages non-représentés sur la figure. L'un des excentriques est entraîné par un moteur également non représenté.

[0032] Dans ces conditions, l'axe 2 du cylindre de travail parcourt l'arc de contact AB de A vers B en prenant contact avec le produit en A, ce point constituant un point de rebroussement (variante de type b).

[0033] Le dispositif représenté sur la figure 3 comprend seulement deux bielles 31, 32 et deux excentriques 33, 34. La bielle 31 est reliée à l'axe 2 du cylindre de travail et se trouve prolongée au delà de son point d'articulation 35 sur l'excentrique 34 jusqu'à un point mobile N formant un couple avec la bielle 32 à son extrémité opposée à celle de son attache 3₆ sur l'excentrique 33. Les deux excentriques tournent dans des sens opposés, comme l'indiquent les flèches, le reste étant inchangé par rapport au dispositif décrit en référence à la figure 3.

[0034] Dans ces conditions, l'axe 2 du cylindre 1 parcourt l'arc de travail AB de A yers B en prenant contact avec le produit en A, ce point constituant un point d'inflexion (variante de type 0 ).

[0035] Le dispositif représenté sur la figure 4 est similaire à celui de la figure 2. On y retrouve, selon la même organisation, un jeu de trois bielles 41, 42, 43 et de trois excentriques 44, 45, 46, une tringle de liaison 47 et les articulations 48, 49, 50 entre les exentriques et les bielles, ainsi que le point mobile M reliant les bielles 42, 43 et la tringle 47 en un couple de rotation commun.

[0036] A la différence toutefois du dispositif représenté sur la figure 2, l'un des excentriques, en l'occurence l'excentrique 46 dans l'exemple représenté, est entraîné selon un mouvement de rotation alternatif inférieur à un tour, par un quatrième excentrique 51 à l'aide d'une bielle supplémentaire 52, l'arbre de l'excentrique 53 étant entraîné en rotation continue par un moteur.

[0037] Dans ces conditions, l'axe 2 du cylindre de travail 1 parcourt l'arc de travail AB alternativement de A vers B puis de B vers A (laminage en "remontant" dans ce dernier cas) et le cylindre reste donc en permanence au contact du produit à laminer 5.

[0038] Bien entendu, l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits, mais s'étend à de multiples variantes ou équivalents dans la mesure où sont respectées les caractéristiques énoncées dans les revendications jointes.

Revendications

1) Procédé de conduite d'un laminoir planétaire selon lequel le cylindre de travail (1) parcourt une orbite (3) sur une portion (4) au moins de laquelle, il vient au contact du produit à laminer (5), procédé caractérisé en ce que la direction de laminage (V) du produit (5) étant supposée horizontale, on confère au mouvement du cylindre (1) sur ladite portion (4) une trajectoire en forme de "S" à l'horizontale, limitée par deux points (A et B) où les tangentes (T_a et T_b) à l'orbite (3) sont parallèles entre-elles et à la direction de laminage du produit (5).

2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le point (A ou B) de la portion (4) où le cylindre (1) vient au contact du produit à laminer (5) est un point d'inflexion de l'orbite (3) de déplacement dudit cylindre.

3) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le point (A ou B) de la portion (4) où le cylindre (1) vient au contact du produit à laminer (5) est un point de rebroussement de l'orbite (3) de déplacement dudit cylindre.

4) Procédé selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la portion de trajectoire (4) présente, entre ses deux points extrêmes, (A et B), un point d'inflexion (1).

5) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on imprime au cylindre (1), au moment de son contact avec le produit à laminer (5), une vitesse de rotation autour de son axe (2) égale ou sensiblement égale à celle qui correspond aux conditions de roulement du cylindre sur le produit en cours de laminage.

6) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué par une combinaison d'excentriques et de bielles qui impriment à l'axe (2) du cylindre de travail (1) un déplacement dans l'espace selon une orbite comportant une portion de trajectoire (4) en forme d "S" à l'horizontale limitée par deux points (A et B) où les tangentes à ladite orbite sont parallèles entre-elles et à la direction de laminage du produit, celle-ci étant supposée horizontale.

Dessins