CA1195953A - Dispositif de fixation d'une poire de percage ou d'expansion a une barre de reaction - Google Patents

Abstract

Dispositif à démontage et remontage rapide, permettant de solidariser une poire utilisée pour le per çage et/ou le laminage de tubes, avec l'extrémité d'une barre de réaction. La poire est pourvue d'une queue, un logement de symétrie axiale étant réalisé à l'une au moins des extrémités de la barre de réaction. La queue de la poire peut être introduite dans le logement. Le dispositif comprend en outre: une gorge annulaire réalisée à la périphérie de la queue de la poire, un trou qui traverse la paroi de la barre de réaction et débouche dans le logement axial en face de la gorge lorsque la quelle est enfoncée dans le logement, un moyen de verrouillage qui est introduit dans le trou de façon que son extrémité avant dépasse le fond du trou, et pénètre dans la gorge, ce moyen de verrouillage comprenant des moyens qui l'empêchent de tourner autour de son axe, et un moyen de retenue qui est introduit dans le trou derrière le moyen de verrouillage de façon à maintenir celui-ci en place.

Description

~L~95~S3 L'invention concerne la fixation, dans un logement d'extremite d'une barre de réacti.on, de la queue d'une poire de perçage utilisee dans un laminoir perceur pour transformer une loupe cylindrique en une ebauche tubulaire.
L'invention concerne egalement de la façon la plus genérale les dispositi~s de fixation des poires a des barres de reaction pour toute operation relative au travail de tubes par laminage.
On connalt de nombreux exemples de fixation de la poire de perçaget utilisée lors de l'operation de perçage au laminoir perceur oblique, a la barre de reaction qui transmet les efforts de laminage subis par la poire a une butee dans l'axe de sortie du laminoir perceur.
Les problemes à resoudre au niveau de la poire de perçage et de sa fixation a la barre de reaction sont fonc-tion de la prati~ue de laminage.
On peut distinguer les pratiques differentes suivantes:
l) Lorsque la résistance a l'usure et a l'elevation de .temperature de la poire -comportant ou non un refroidis-sement intérieur- est telle que la poire n'a pas besoin d'être chan~ee pendant de nombreux laminages consécutifs, la fixation de la poire sur la barre de reaction ne pose aucune difficulte particuliere, et est alors resolue par des methodes classiques, telles que filetages ou emman-chements coniques.

2) Lorsque la résistance de la poire est telle qulil est indispensable de la renouveler apres chaque perçage, pour l'inspecter et la refroidir en dehors de l'axe de passe du laminoir perceur, on peut selon le type d'installa-tion~ ou bien:
-changer à la ~ois la poire et la barre de reaction entre chaque perçage (perceur à " circulation de barres") .
~'une façon simple l'operateur enlève un ensemble ~ ~S~;3 comple-t ~arre de réaction-poixe de perçage, et le remplace par un nouveau, le changement de poire etant fait sur un au~re site, par exemple dans l'a-telier d'en-tretien; la fixation poire-barre peut être resolue a nouveau par des methodes d'assemblage classi-ques, telles que ~iletages ou emmanchements coniques.
- changer la poire seule, ce qui implique une ii.~ation qui soit a~sez facilenlent demontable pour que la poire puisse être cueillie par un dispositif adequat lors du degagement de llebauche et de l'ensemble barre-poire hors du laminoir perceur à l'issue de l'operation de perc~ge, et cependant facilement remontable pour etre reprise et retenue par la barre lorsque celle ci revient dans l'axe du laminoir perceur en position d'attente pour l'ebauche suivante; la fixation poire-barre est alors plus difficile à resoudre.
Une solution a ete proposee qui est décrite dans la demande de brevet allemand DE-05 2.347.385, figures l a 7, qui consiste a disposer a l'interieur de la barre de reac-~0 tion qui est tubulaire r un dispositif de verrouillage com-mande par une tige axiale. Ce dispositif de verrouillage comporte des billes encastrees dans des trous perces dans la paroi tubulaire d'une piece rapportee ~ixee a l'avan~
de la barre de reaction.
~ette partie de la barre est encastree dans un lo~ement realise dans la partie arriere de la poire de per~age, et une tige de commande axiale, qui s'etend sur toute la longueur de la barre et est commandee a partir de l'autre extremite, est pourvue d'une tête qui ecarte ra-dialement les billes et les applique contre une gorge an-nulaire creusee dans le logement.
Un tel dispositi~ qui comporte un mecanisme de commande relativement complexe, entierement loge a l'in-terieur de la barre de reactionr et qui s'étend sur toute ~5~53 sa longueur, augmente considerablement le coût de celle-ci.
De plus, s'il est realisable dans le cas de barres de diamè-tre assez fort et de longueur assez faibles~ utilisees uni-quement pour le perçage, il n'en n'est plus de même lorsque la barre de réaction doit etre utilisée non seulement comme support de la poire de perçage de l'ebauche, mais aussi, comme cela est décrit dans le FR 2.198.797 r comme mandrin pour le laminage de l'ebauche.
Dans ce procede, une fois l'operation de perçage effectuee~ 1 t ensemble constitue par la barre de reaction à l'extrémité de laquelle demeure fixee la poire de per-çage, et par l'ebauche creuse qui entoure la barre, est écarté de l'axe de passe du laminoir perceur et est envoye vers la table d'entree d'un laminoir continu, tandis qu'une nouvelle barre, munie de sa poire, est rnise en attente dans l'axe du perceur pour le perçage de l'ebauche suivante.
Apres passage dans le laminoir continu, le même ensemble, dans lequel l'ébauche, devenue tube aminci et allongé, entoure toujours la baxre, est envoye vers un dis-positiE démandrineur; la barre et la poire toujours soli-daires sont alors extraites du tube, puis renvoyees vers des installations de refroidissement, de lubrification etc...
avant d'etre reintroduites dans l'axe du perceur.
Bien entendu, pour eviter les attentes a chaque poste de travail, il y a toujours un jeu de barres munies de poires en circulation entre perceur, laminoir continu, dfi~n~rineur, etc...Ce jeu comporte par exemple 12 a 15 unites.
Avec une telle pratique, on atteint des cadences tres elevees, l'intervalle de temps separant le laminage de deux ebauches consecutives pouvant être couramment de l'ordre d'une dou~aine de secondes ou un peu davantage.
Dans la sequence operatoire succinctement decrite ci-dessus, on peut avoir interêt a disposer d'un emplacement t~

sur le trajet de la barre o~ un opérateur pourra controler au passage ~e bon etat de sur~ace de la poire et juger si elle est apte ou non a et:re renvoyée vers ]e perceur, pour une nouvelle operation, sans risquer de créer des défauts sur la surface intérieure de l'ébauche. Si la poire est jugée inapte pour poursuivre les opérations cle persage, se pose alors le problème de son remplacement.
On pourrait a]ors envisager comme cela a été de-cri-t p]us haut, d'enlever un ensemble comple-t poire de perçage-barre de reaction et le remplacer par un nouveau.
~ais une telle methode aurait de nombreux inconvenients pour une exploitation industrielle d'un procede qui utilise cet ensemble comme mandrin de laminage.
En effet, dans un procede classique qui n'utilise pas les barres de réaction -tenant les poires de percage comme mandrin de laminage au laminoir continu, la longueur des barres de réaction est calculée d'apres la longueur du banc de sortie du laminoir perceur; pour des raisons d'encombrement de mécanique, les barres son-t en géneral plus longues que l'ébauche percée la plus longue, dlenviron 2 metres.
Par exemple, pour une longueur maximale d'ebauche percée de 10 m, ce qui est deja considerable et correspond 3 des -tubes de 30 m apres passage au laminoir continu~ la longueur des barres tenant les poires de perçage sera d'environ 12 m.
Par ailleurs, leur diametre n'est pas etroitement lie au diametre interieur de l'ebauche percee, la valeur du jeu entre les deux n'ayant aucune impor-tance pour le pro-cedé, du moment que la barre est assez résistante pour sup-porter les efforts cle compression axiale.
Un diametre de barre donné peut donc convenir pour la réalisa-tion d'ébauches percées présentan-t tout une gamme de diametres intérieurs différents.
~'nfin, les barres sont le plus souvent tubulaires et en acier de cons-truction classique.

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Au contraire, selon le procede décrit dans le FR ~.198.797, la longueur de la barre dépend de la longueur maximale du tube laminé; pou~ les longueurs d'ebauche per~
cée et de tube laminé précitées, la barre atteint une longueur de 17 mètres.
De plus, on doit disposer d'autan-t de diametres de barre que l'on veut pouvoir laminer de tubes de diametres intérieurs dif~érents. En~in, les barres, qui doivent resis-ter a 19 écrasement pendan-t le passage a travers le laminoir continu, doivent présenter une résistance mecanique -tres elevee et pour cette raison, sont le plus souvent pleines.
L'utilisation de barres tubulaires est en principe possible, mais, pour des raisons de tenue mécanique, leur diametre interieur doit etre ~res faible.
On comprend donc que, dans la pratique~ la mise en oeuvre du procédé du brevet 2.198.797 qui vient dletre décrit, nécessite l'utilisation de barres de reaction plus lourdes (jusqu'à 3 fois plus~ et donc plus cheres que le procedé habituel.
Le parc de barres dont doit disposer un atelier susceptible de E~roduire industriellement une grande variété
de tubes lamines est beaucoup plus important, et donc l'in-vestissement devient tres couteux.
Pour réduire de facon tras sensibie cet investis-sement, on a cherché a limiter pour chaque dimension de tube a réaliser, 1e nombre de barres de reaction utilisées au strict minimum nécessaire pour assurer la circulation sans créer d'attente au niveau du laminoir perceur ou a celui du laminoir continu.
Pour cela, il fallait pouvoir éviter d'avoir a disposer d'un certain nombre de barres de réaction supple-mentaires équipees de poires de percage permettant de rem-placer les ensembles barre de réaction~poire de per~age chaque fois qu'une poire de per~age est endommagée.

Comme la poire de perçage est une ogive en acier spécial d'une trentaine de cen-tim~tres de longueur environ, manipu-lable à la main, on a recherché le moyen de realiser un nouveau dispositi:E a montage et à démontage rapide, pexmet-tant de solidariser une poire de perçage avec une barre de réaction.
Pour atteindre le but rec~lerche, un tel disposi~i.f doit permet-tre le remplacement d'une poire de perçage endom-magée par une autre dans un espace de temps de l'ordre d'une douzaine de secondes, environ, sans mettre en oeuvre un outillage particulier. Il doit aussi pouvoir s'appliquer à des barres de grande longueur le plus souvent pleines, et ne doit donc pas necessiter des moyens de commande dis~
posés dans un logement axial d'un bout à l'autre de la barre.
Un te7 dispositif de solidarisa~ion doit aussi presenter les caracteristiques suivantes:
- resistance aux efforts de compression et de flexion rota-tion pendant le perçage, - resistance au rayonnement calorifique au contact d'une ebauche à 1250C, - resistance aux chocs que subit l'ensemble pendant son parcours sur les appareils de manutention (convoyeurs, ejecteurs, distributeurs, bacs de refroidissement, etc qui constituent l'essentiel du circuit de recirculation, - resis-tance aux vibrations engendrees dans la barre de réackion pendant le laminage, et en particulier au moment o~ l'extrémité de l'ensemble, qui comporte la liaison poire de percage-barre de réaction, progresse à grande vitesse enkre les cylindres des cages du laminoir continu, - apti.tude au changement rapide de la poire de perçage lorsque celle-ci, après contrôle, s'avère être endommagee, - aptitude au remplacement des parties éventuellement défail~
lantes du dispositif de fixation de la poire.
Toutes ces opérations doivent pouvoir ~tre ii3 effectuées dans llintervalle de temps de l'ordre d'une douzaine de secondes précite, de fason à ne pas diminuer la cadence de production du laminoir.
Le nouveau dispositif qu.i fait l'objet de l'in-vention, presente l'ensemble des caracteristiques desirees, et permet d'apporter au problème ainsi pose une solution particuli~re simple et efficace.
Selon la presente invention, il est prevu un dispositif a demontag~ et remontage rapide, permettant de solidariser une poire utilisée pour le perçage et/ou le laminage de tubes, avec l'extremite d'une barre de reac-tion, ladite poire etant pour~ue d'une queue, un logement de symetrie axiale etant realise à l'une au moins des extremites de la barre de reaction, ladite queue de la poire pouvant être introduite dans ledit loyement, disposi~
tif comprenant en outre:
- une gorge annulaire realisee a la peripherie de la queue de la poire, un trou qui traverse la paroi de la barre de réaction et débouche dans le logement axial en face de la gorge lorsque la queue est enfoncée dans le logement, - un moyen de verrouillage qui est introduit dans le trou de façon que son extrémite avant depasse le fond du trou~ et penètre dans la gorge, ce moyen de ver-rouillage comprenant des moyens qui l'empêchent de tourner autour de son axe~ et - un moyen de retenue qui est introduit dans le trou derriere le moyen de verrouillage de façon a maintenir celui-ci en place.
On decrit ci-apres de façen non limitative des modes de realisation du dispositif suivant l'invention.
Les figures suivantes perme-ttent de mieux com-prendre ces modes de réalisation:
- la figure 1 est une coupe axiale de la queue diune poi.re -de perçage dans un logement d'une bar.re de réaction, la retenue de la poire dans le logement étant assurée par un dispositif selon l'invention;
- la figure 2 est une vue en perspective du moyen de verrouil~
/

- 7a ~

3~

i3 lage et du moy~n de retenue represen~és dans la figure 1;
- la figure 3 est une vue en eleva.tion dlun outil d'extrac~
tion du moyen de verrouillage;
- la figure 4 est une vue en coupe d'une variante de realisa-tion du dispositif suivant l'invention.
La figure 1 représente une poire de perçage de révolution 1 qui comporte une queue cylindrique 2 introduite dans un logement cylindrique 3 ouvert a l~extremite d'une barre 4.
La queue 2 presente une gorge annulaire 5 et la paroi de la barre est percée d'un trou lisse 6 qui debouche en face de l'endroit ou doit se trouver la gorge lorsque la queue de la poire est enfondée a fond dans le logement.
Dans le trou lisse 6 est introduit un moyen de verrouillage constitue par un verrou 7 en acier dont la tête cylindrique 9 est d'un diametre extérieur inferieur au diamètre inferieur du trou 6, en sor~e qulil y ait un jeu entre le verrou et le trou, et un moyen de retenue constitué par une bague annulaire fendue 8 en acier a haute limite elastique dont le diametre exterieur est en 15 absence de contraintes me-caniques superieur au diamètre interieur du trou 6.
Le verrou 7 est introduit dans le trou 6 de fason que son extrémite avant vienne en butee dans le fond de la gorge 5. La bague annulaire fendue 8 est enfoncee a force dans le trou 6.
Le~ caracteristiques dimensionnelles et mecani ques de cette bague sont calculees de façon que la deforma-tion elastique a laquelle elle est soumise pour pouvoir pe-nétrer dans le trou 6, se traduise par des contraintes radiales sur la paroi du trou~ telles que la resistance de frottement fasse obstacle au dep]acement de la bague sous llaction des forces centrifuges ou des chocs~ lorsque l'en-semble est en service, empechant ainsi tout déplacement du verrou 7.

s~s~

Le verrou 7, comme le montrent les figures 1 et 2, comporte une tête 9 cylindrique et une partie avant 10 qui s'engage dans ].a gorge 5. Le diametre de la tê-te 9 est in-ferieur a celui du trou 6 comme cela vient d'être di-t, mais superieur à la largeur de la gorge 5.
La partie avant 10 comporte deux plats tels que 11, parallèles entre eux et a l'axe du verrou, dont la dis-tance est inferieure à la largeur de la gorye 5. Ainsi, l'extremite du verrou s'engage facilement dans la gorge a condition d'etre orientee convenablement, mais ne peut pas tourner sur elle-même tant qu'elle demeure engagee.
La partie avant 10 a une longueur, mesuree paralle-lement a l'axe du verrou, au moins égale à la profondeur de la gorge 5, et superieure a cette profondeur dans le cas de la figure 1, afin de penetrer sans difficulté a fond de gorge. La tête 9 est a l~interieur du trou 6 de façon a s'opposer a la sortie de la queue de son logement.
ette tête comporte un moyen de prehension consti-tue par un alesage axial filete 12. Il est ainsi possible de saisir la tête 9 en utilisant un moyen d'extraction tel que la tige 13 qu'on fait penetrer dans le trou 6 a travers la bague 8 et qui comporte a son extremite un -filetage mâle 14 qu'on engage dans l'alésage filete 12.
En exerçant un effort de traction sur la tige 13 de quelques dizaines de newton seulement, on arrache sans difficul~e le verrou 7 ainsi que la bague 8.
Le dimensionnement des diverses parties de ce dispositif est calcule de façon a ce que le jeu entre l'extre-mi-te avant 10 du verrou 7 et les parois laterales de la gorge 5 soit tel qu'aucun effort ne puisse être transmis au verrou sous l'effet des reactions axiales de laminage sur la poire, meme apres une usure notable de la face de contact poire-barre. Dans ce but, en particulier le jeu repere 15 est plus important que le jeu repere 16.

5~i3 Par ailleurs, la partie de la queue de la poire qui se trouve au-dela de la gorge 5 présente avec l'alésage de la barre un jeu 17 plus importan-t que celui de la partie qui est en-deça/ de sorte qu'elle ne participe en aucun~
cas aux efforts d'encastrement qui pourraient amene:r des ruptures au niveau de la gorge.
Les essais ont montré que le dispositif tres sim-ple suivant l'invention répond aux exigences nombreuses signalées plus haut, et qu'un moyen de verrouillage consti-].0 tué par un simple verrou cylindrique en acier de faiblepoids, par exemple de l'ordre de 25 g, et-d'un faible volume extérieur de l'ordre de 3 cm3, en assoclation avec un moyen de retenue constitué par une simple goupille dilatable, assure une fixation correcte, même pour des vitesses de révolution ].5 de l'ordre de lO00 t/mn (ce qui correspond a une force centri-fuge de l'ordre de plusieurs dizaines de G) et pour des efforts de cisaillement de l'ordre de 140 kg/mm .
Il e~iste plusieurs fa~cons d'empêcher de tourner le moyen de verrouillage 7 autour de son axe. Dans le cas des figures l et 2, ce résultat est obtenu en engageant la partie aplatie du verrou dans une gorge de largeur inférieure au diametre de la partie cylindrique de ce verrou. Le même résulta-t pourrait être obtenu en engageant un verrou de section polygonale dans un trou réalise dans la paroi de la barre de section non circulaire telle que le verrou ne puisse pas tourner autour de son axe.
La fi~ure 4 represente un autre mode de réalisation du dispositif suivant l'invention.
Un moyen compressible de poussee, constitué par un ressort hélicoidal 18 est in-terposé entre un verrou 19 et une bague de retenue 20. Une vis 21 ~ui passe a travers la bague et le ressort est vissée a fond dans llalésage fileté
22 du verrou l9.
La tête 24 de la vis est loyée dans le trou 6, ii3 au-dessus de la bague; elle présente un moyen de prehension constitue par un perçage 23 pour l'extraction a force de l'ensemble verrou + ressort -~ bague, grace a un moyen d'ex-traction tel qu'un crochet non represen-te.
Cette variante de realisation presente l'avantage de pouvoir retirer la poire de perçage sans être obllge d'extraire l'ensemble constitué par la goupille et le verrou:
il suffit en effet, en tirant avec le crochet, de relever le verrou en direction de la bague de retenue, d'une quan-tite suffisante pour sortir son ex-tremite de la gorge 5 et liberer ainsi la poire 1.
D'autre part, lorsqu'on desire mettre en place la queue 2 de la poire ], on introduit cette queue dans le logement dans lequel le verrou se trouve en saillie du fait de l'action du ressort: l'extrémite conique 25 de la queue repousse progressivement l'extremite avant du verrou dans le trou 6 jusqu'a l'escamoter.
Lorsque la queue est enfoncee au point que la gorge 5 se trouve en face du trou 6, le ressort se detend et pousse le verrou dans la gorge.
D'autres mo~ens compressibles de poussee peuvent être utilises dans le même but.
L'invention n'est evidemment pas limitee a une application particuliere de la poire de perçage et l'exem-ple prefere d'application qui a ete expose ci-dessus n'es-t pas limitatif.
En particulier, l'applica~ion du dispositif sui-vant l'invention ne se limite pas seulement au cas où la barre de reaction est utilisee pour le perçage de l'e-bauche, mais aussi comme mandrin pour un laminage continu.
La très grande simplici-te du dispositif suivan-t ]'invention, et l'economie de realisation qu'il entralne justiEient aussi son utilisation dans tous les cas ou on se propose de rea~
liser une liaison demontable et remontable facilement entre - une poire e-t une barre de reaction.

Claims (12)

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Dispositif à démontage et remontage rapide, permettant de solidariser une poire utilisée pour le per-çage et/ou le laminage de tubes, avec l'extrémité d'une barre de réaction, ladite poire étant pourvue d'une queue, un logement de symétrie axiale étant réalisé à l'une au moins des extrémités de la barre de réaction, ladite queue de la poire pouvant être introduite dans ledit logement, dispositif comprenant en outre:
- une gorge annulaire réalisée à la périphérie de la queue de la poire, - un trou qui traverse la paroi de la barre de réaction et débouche dans le logement axial en face de la gorge lorsque la queue est enfoncée dans le logement, - un moyen de verrouillage qui est introduit dans le trou de façon que son extrémité avant dépasse le fond du trou, et pénètre dans la gorge, ce moyen de verrouillage comprenant des moyens qui l'empêchent de tourner autour de son axe, et - un moyen de retenue qui est introduit dans le trou derrière le moyen de verrouillage de façon à maintenir celui-ci en place.

2. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel le moyen de verrouillage présente à son extrémité
avant qui pénètre dans la gorge une section transversale dont la plus grande dimension est supérieure à la largeur de la gorge et dont la dimension la plus faible est infé-rieure à cette largeur.

3. Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel le moyen de verrouillage est un verrou, et lesdits moyens qui empêchent ledit verrou de tourner autour de son axe comprennent une tête dudit verrou, sensiblement cylin-drique, de diamètre supérieur à la largeur de la gorge et une partie d'extrémité aplatie dudit verrou telle que la distance entre plats soit inférieure à la largeur de la gorge.

4. Dispositif suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de retenue est une bague élastique fendue.

5. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel le moyen de verrouillage comporte un moyen de préhension qui peut être saisi par l'extrémité d'un moyen d'extraction.

6. Dispositif suivant la revendication 5, dans lequel le moyen de préhension est un logement axial fileté, et le moyen d'extraction est une tige dont au moins une extrémité est filetée.

7. Dispositif suivant la revendication 1, 3 ou 6, caractérisé en ce que le moyen de retenue est en contact direct à l'intérieur du trou avec le moyen de verrouillage.

8. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel un moyen compressible de poussée est logé entre le moyen de verrouillage et le moyen de retenue à l'intérieur du trou, et exerce une poussée sur l'extrémité supérieure du moyen de verrouillage en prenant appui sur le moyen de retenue, ce moyen de poussée pouvant être comprimé élasti-quement par déplacement du moyen de verrouillage vers l'extérieur jusqu'à ce que son extrémité inférieure soit dégagée de la gorge.

9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen compressible de poussée est un ressort.

10. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de verrouillage comporte un logement fileté dans lequel est engagée l'extrémité d'une vis dont le corps traverse avec un jeu suffisant le moyen de retenue annulaire et dont la tête noyée dans le trou est pourvue d'un moyen d'accrochage.

11. Dispositif suivant la revendication 8, 9 ou 10, dans lequel l'extrémité de la queue comporte une partie conique qui permet, en introduisant la queue dans le logement de repousser élastiquement le moyen de ver-rouillage qui s'engagera ensuite dans la gorge lorsque la queue sera en place.

12. Dispositif suivant la revendication 2, 8 ou 10, dans lequel ledit moyen de verrouillage est un verrou et lesdits moyens qui empêchent ledit verrou de tourner autour de son axe est la forme polygonale dudit verrou qui est engagé dans une section non circulaire de la paroi de la barre.