EP0109323B1 - Procédé de conduite d'un laminoir planétaire - Google Patents

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EP0109323B1
EP0109323B1 EP19830402081 EP83402081A EP0109323B1 EP 0109323 B1 EP0109323 B1 EP 0109323B1 EP 19830402081 EP19830402081 EP 19830402081 EP 83402081 A EP83402081 A EP 83402081A EP 0109323 B1 EP0109323 B1 EP 0109323B1
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EP
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product
contact
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rolling
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EP19830402081
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EP0109323A1 (fr
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Bernard Fazan
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Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
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Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/42—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for step-by-step or planetary rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/18—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories for step-by-step or planetary rolling; pendulum mills

Definitions

  • the present invention relates to a family of rolling methods in which the working rolls are movable in space and come into contact with the product periodically, over all or part of their trajectory.
  • Laminating plants built according to this principle are today well known under the name “planetary rolling mill” and have a particular design from a series of small horizontal working rolls, arranged in a “squirrel cage” rotating at great speed. speed around support rollers mounted in “duo on either side of the product.
  • the object of the present invention is to solve the problem of these repetitive shocks of the noise disturbances specific to the planetary rolling mill by means of a solution which does not have the drawbacks of the known methods.
  • the subject of the invention is a method of driving a planetary rolling mill according to which, the direction of rolling of the product to be laminated being assumed to be horizontal, the working cylinder is made to pass an orbit over a portion of which it is maintained in contact with the product to be rolled, the cylinder trajectory on said portion being in the form of an "S" horizontally, process characterized in that, the cylinder being able to traverse its orbit in one direction or the other, said trajectory is limited by two points (A and B) where the tangents (Ta and Tb) to the orbit are parallel to each other and to the direction of rolling of the product.
  • the portion 4 of this orbit the portion along which the cylinder 1 is in contact with the product 5, has a trajectory in the form of an "S" at the horizontal limited by two extreme points A and B where the tangents T A , T ⁇ at orbit 3 carried at these points are parallel to each other and parallel to the rolling direction of product 5, indicated by the arrow V in the figure and which, in practice, can generally be considered as perfectly horizontal.
  • the trajectory 4 advantageously has an inflection point 1 to ensure a regular displacement of the cylinder 1 between the extreme points A and B.
  • the trajectory of the cylinder 1 tangentially connects the surface of the product to be laminated 5 and there can therefore be no shock.
  • the cylinder is printed, when it comes into contact with the product, a speed of rotation equal to, or in any case close to, that which corresponds to the conditions of rolling of the cylinder on the product to be laminated (this being defined, therefore predeterminable as we know and as we know how to calculate it, from the speed of the product to be laminated, and the value and direction of the speed of the cylinder on its orbit upon contact with the product).
  • the working cylinder is rotated about its axis 2 under the effect of cissions which arise on contact with the rolled product.
  • Energy is supplied by the motors controlling the system which generates the movement of the cylinder in its orbit.
  • the shape of the horizontal “S” of the contact arc AB is such that this thrust force is minimal when the contact of the cylinder with the product 5 is established, which has the effect of minimizing the stresses on the thrust member imposing the law of advance of the product to be laminated.
  • the device ensuring the movement of the working rolls in an orbit 3 according to the invention is produced by combination of eccentrics and connecting rods, three different embodiments of which are shown in FIGS. 2, 3 and 4 respectively.
  • Figures 2 and 3 each illustrate a device designed to allow the working cylinder 1 to travel through its orbit 3 entirely in the same direction (direction indicated by the arrows).
  • the device represented in FIG. 2 essentially consists, as can be seen, of three connecting rods 21, 22 and 23, of three eccentrics 24, 25 and 26 and of a connecting rod 27.
  • Each connecting rod is articulated at one of its ends (respectively 28, 29, 30) to an eccentric (24, 25, 26).
  • the connecting rod 21 is fixed at its other end to the axis 2 of the working cylinder 1.
  • the other two connecting rods 22, 23 form at their end a rotary torque M and the rod 27 connects this mobile point M to the axis 2.
  • the trees of the three eccentrics rotate in the direction indicated by the arrows.
  • the rotational speeds are equal in absolute value, their ratios being kept fixed, for example by means of gears not shown in the figure.
  • One of the eccentrics is driven by a motor also not shown.
  • the axis 2 of the working cylinder traverses the contact arc AB from A to B by making contact with the product at A, this point constituting a cusp point (type 0 variant).
  • the device shown in Figure 3 comprises only two connecting rods 31, 32 and two eccentrics 33, 34.
  • the connecting rod 31 is connected to the axis 2 of the working cylinder and is extended beyond its point of articulation 35 on the eccentric 34 to a movable point N forming a couple with the connecting rod 32 at its end opposite to that of its attachment 36 on the eccentric 33.
  • the two eccentrics rotate in opposite directions, as indicated by the arrows, the the rest being unchanged compared to the device described with reference to FIG. 3.
  • the axis 2 of the cylinder 1 traverses the working arc AB from A to B by contacting the product at A, this point constituting a point of inflection (variant of type (S)).
  • the device shown in Figure 4 is similar to that of Figure 2. There are, according to the same organization, a set of three connecting rods 41, 42, 43 and three eccentrics 44, 45, 46, a connecting rod 47 and the joints 48, 49, 50 between the eccentrics and the connecting rods, as well as the movable point M connecting the connecting rods 42, 43 and the rod 47 in a common torque.
  • one of the eccentrics in this case the eccentric 46 in the example shown, is driven in an alternating rotational movement less than one revolution, by a fourth eccentric 51 using an additional connecting rod 52, the eccentric shaft 53 being driven in continuous rotation by a motor.
  • the axis 2 of the working cylinder 1 traverses the working arc AB alternately from A to B then from B to A (rolling by "going up in the latter case) and the cylinder therefore remains permanently in contact with the laminate 5.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • On sait que le principe du laminoir planétaire résout 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.
  • 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 3 000 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.
  • 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.
  • Dans une autre version, objet du document U.S.-A 2978933 (Senzimir) il a été prévu, pour d'autres raisons d'ailleurs que la lutte anti-bruit, de conférer au cylindre de travail une trajectoire de contact avec le produit qui a la forme d'un « S » à l'horizontale et qui, à première vue, devrait pouvoir permettre une réduction des bruits par chocs. Toutefois, de par le tracé même de cet « S », la réduction des bruits ne pourrait être obtenue que si l'orbite est parcouru en remontant, ce qui en limite là encore l'intérêt. En outre, ce document enseigne lui-même de ne retenir qu'un laminage descendant, ceci afin de parcourir la zone de déformation plastique du produit à laminer dans le sens de la réduction de son épaisseur par le laminage.
  • 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.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de conduite d'un laminoir planétaire selon lequel, la direction de laminage du produit à laminer étant supposée horizontale, on fait parcourir au cylindre de travail une orbite sur une portion de laquelle il est maintenu au contact du produit à laminer, la trajectoire du cylindre sur ladite portion étant en forme de « S à l'horizontale, procédé caractérisé en ce que, le cylindre pouvant parcourir son orbite dans un sens ou dans l'autre, ladite trajectoire est limitée par deux points (A et B) où les tangentes (Ta et Tb) à l'orbite sont parallèles entre elles et à la direction du laminage du produit.
  • 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.
  • 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.
  • 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 TA, Tε 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.
  • 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.
  • 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'B' les mêmes éléments et dispositions, que dans le système A.I.B. repérés par des références qui sont différenciées seulement par le signe « prime ». Les axes 2, 2' des cylindres de travail 1, 1' 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 TA et TB - respectivement TA' et TB' -), lorsque les cylindres 1 et 1' parcourent leur arc respectif AB et A'B'.
  • 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 dé laminage, et le cylindre roule sur la surface du produit, dans le sens de rotation indiqué par les flèches.
  • 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 TA, 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 @ ).
  • Quelle que soit la variante mise en œuvre, 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 le 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).
  • Bien entendu, dans le cas de la variante ⓑ, la vitesse de déplacement du cylindre étant nécessairement nulle au moment de la venue en contact avec 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.
  • 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 B vers A, puisque le cylindre de travail reste alors en permanence au contact du produit à laminer.
  • Quelle que 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.
  • Dans le cas 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • Chaque bielle est articulée à l'une de ses extrémités (respectivement 28, 29, 30) à une 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 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.
  • 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 0).
  • 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 délà 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.
  • Dans ces conditions, l'axe 2 du cylindre 1 parcourt l'arc de travail AB de A vers B en prenant contact avec le produit en A, ce point constituant un point d'inflexion (variante de type (S)).
  • 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 excentriques et les bielles, ainsi que le point mobile M reliant les bielles 42,43 et la tringle 47 en un couple de rotation commun.
  • A la différence toutefois du dispositif représenté sur la figure 2, l'un des excentriques, en l'occurrence 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (5)

1. Procédé de conduite d'un laminoir planétaire selon lequel, la direction de laminage du produit à laminer (5) étant supposée horizontale, on fait parcourir au cylindre de travail (1) une orbite (3) sur une portion (4) de laquelle il est maintenu au contact du produit à laminer, la trajectoire du cylindre sur ladite portion étant en forme de « S » à l'horizontale, procédé caractérisé en ce que, le cylindre pouvant parcourir son orbite (3) dans un sens ou dans l'autre, ladite trajectoire est limitée par deux points (A et B) où les tangentes (Ta et Tb) à l'orbite (3) sont parallèles entre elles et à la direction du laminage du produit.
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, 2 ou 3 caractérisé en ce que la portion de trajectoire (4) présente, entre ses deux points extrêmes (A et B), un point d'inflexion (I).
5. Procédé selon la revendication 1 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.
EP19830402081 1982-11-08 1983-10-26 Procédé de conduite d'un laminoir planétaire Expired EP0109323B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

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FR8218840A FR2535628B1 (fr) 1982-11-08 1982-11-08 Procede de conduite d'un laminoir planetaire et dispositif de mise en oeuvre
FR8218840 1982-11-08

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Publication Number Publication Date
EP0109323A1 EP0109323A1 (fr) 1984-05-23
EP0109323B1 true EP0109323B1 (fr) 1988-05-04

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Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19830402081 Expired EP0109323B1 (fr) 1982-11-08 1983-10-26 Procédé de conduite d'un laminoir planétaire

Country Status (4)

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EP (1) EP0109323B1 (fr)
JP (1) JPS5997704A (fr)
DE (1) DE3376470D1 (fr)
FR (1) FR2535628B1 (fr)

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Publication number Publication date
DE3376470D1 (en) 1988-06-09
FR2535628A1 (fr) 1984-05-11
EP0109323A1 (fr) 1984-05-23
FR2535628B1 (fr) 1985-06-21
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