EP0148806A1 - Procédé de laminage de tube permettant d'accroître les performances des laminoirs pèlerins à froid et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé de laminage de tube permettant d'accroître les performances des laminoirs pèlerins à froid et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Download PDF

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EP0148806A1
EP0148806A1 EP85420002A EP85420002A EP0148806A1 EP 0148806 A1 EP0148806 A1 EP 0148806A1 EP 85420002 A EP85420002 A EP 85420002A EP 85420002 A EP85420002 A EP 85420002A EP 0148806 A1 EP0148806 A1 EP 0148806A1
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EP
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mandrel
rolling
upstream
blank
return
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EP85420002A
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EP0148806B1 (fr
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Pierre Peytavin
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Vallourec SA
Original Assignee
Vallourec SA
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Publication of EP0148806A1 publication Critical patent/EP0148806A1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B25/00—Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B21B25/04—Cooling or lubricating mandrels during operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/005—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand

Definitions

  • the method and the device which are the subject of the invention relate in the most general way to the operation of rolling mills with cold crawl steps for the rolling of tubes. It relates more particularly to rolling mills of this type used for the rolling of tubes in particular of large diameter steel with high reduction rates.
  • Such rolling mills in known manner have grooved cylinders mounted in a cylinder cage which performs a reciprocating movement along the rolling axis, the blank of tube to be laminated being periodically advanced along the axis of rolling downstream.
  • a mandrel is placed inside the blank along the rolling axis and in a fixed axial position relative to the latter.
  • the process which is the subject of the invention relates to rolling mills with cold-arri steps which comprise a mandrel whose rolling range has a decreasing diameter from upstream to downstream. It consists of perform, at least once per rolling cycle, corresponding to a back and forth movement of the roll cage, a recoil movement of the mandrel along the rolling axis upstream, then back to its position initial.
  • This recoil and return movement of the mandrel can be carried out during the time when the blank is released from the grip of the cylinders in the vicinity of the upstream dead center and / or the downstream dead center of the cylinder holder cage.
  • the amplitude of the recoil of the mandrel is preferably between 2 and 10 times the amplitude of the advance given to the blank before each rolling pass.
  • the fluid is introduced in a particularly efficient way in the annular space between the connecting piece which connects the mandrel to the mandrel holder rod and the tube blank, upstream of the rolling surface of the mandrel and downstream of a first annular sealing means which provides dynamic sealing between the connecting piece and the tube and forces the fluid to flow downstream between the rolling surface of the mandrel and the tube blank.
  • a second annular sealing means is advantageously disposed downstream of the rolling surface, it provides dynamic sealing between the mandrel and the tube blank and forces the fluid (s) to return to the amomt through a passage formed in the mandrel.
  • dynamic seals can be of any known type, such as lip seals, or O-rings; it is also possible to use metallic seals such as segments or toroids with metallic envelopes or the like.
  • the invention also relates to a device making it possible to carry out the retraction then the return of the mandrel of a rolling mill with a cold crawl's step.
  • This device comprises a chuck rod clamp of known type which grips this rod in the vicinity of its rear end so as to keep it in a fixed position along the rolling axis; this rod clamp is mounted on a fixed support by means of a connecting means which allows the rod clamp to slide in a direction parallel to the rolling axis; an alternative drive means, controlled by the rolling cycle, causes the rod clamp to recoil at specified times with respect to this cycle, then return to its initial position with the desired amplitude and speed.
  • the reciprocating drive of the pliers is preferably carried out by means of a cam. Between the end of the recoil of the rod clamp and its return to its initial position, it is possible to provide a time for holding in the withdrawal position.
  • An advantageous application of the method and the device according to the invention relates to the case where it is proposed to carry out a double advance of the blank at the upstream and downstream dead centers. We can then perform simultaneously, in the vicinity of each of these two dead centers, a movement of withdrawal and then return of the mandrel which allows effective lubrication and cooling. We can then perform two rolling passes in each cycle.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a cold crawl pitch rolling mill operated by the method according to the invention.
  • the tube blank (1) slides around a mandrel holder rod (2) along the XoX1 rolling axis.
  • the rear end (3) of the rod (2) is held by a rod clamp (4) which can cause the rod (2) to rotate about its axis, and also move it alternately along its axis along the double arrow (F).
  • a pushing means (5) of known type advances the blank downstream discontinuously, at time intervals synchronized with the successive rolling cycles of the cylinder holder cage (6).
  • Each cycle includes a back and forth movement of the stand (6) along the rolling axis.
  • the rolling rolls (7) and (8) are rotated sometimes in one direction sometimes in the other. They laminate the tube blank (1) by means of their grooves (9) and (10) which cooperate with the mandrel, not shown, to lengthen the blank and to thin its walls.
  • the tube clamps (11) and (12) rotate the blank (1) upstream in its laminated part (13) downstream of the cage (6), during the periods when it is released from the grip of the cylinders , without obstructing the movement of the tube along the rolling axis.
  • the pliers (4) rotates the chuck (2) in synchronism with the blank (1) and moves it along the arrow (F) in the manner which will be specified.
  • FIGS 2, 3 and 4 schematically show the operation of the mandrel used on the rolling mill of Figure 1.
  • Figure 2 shows the mandrel (14) mounted at the end of the mandrel holder rod (2) in the normal rolling position inside the blank (1).
  • the method described comprises a single rolling pass during the outward stroke from the cylinder holder cage (6) downstream.
  • Figure 2 corresponds to the moment when the cylinder holder cage (6) completes its stroke back upstream, and releases the blank (1) from its grip in the zone (15) partially laminated.
  • the amplitude of the recoil "L" is determined so as to provide, between the rolling surface (16) of the mandrel and the wall of the tube in the zone (15), an annular passage (17) of relatively large section.
  • the only advance of amplitude "1" of the tube blank (1) causes the formation only of a very narrow annular passage, as seen in (18) Figure 4, after the return of the mandrel to its rolling position.
  • This passage is all the narrower that the actual slope of the rolling range of a mandrel is much lower than that shown in these three diagrams.
  • the amplitude "L” of the recoil of the mandrel is preferably adjusted to a value between 2 and 10 times the amplitude "1" of the advance given to the blank.
  • One of the most important is the injection of one or more liquid or gaseous fluids simultaneously or successively into the space between the rolling surface (16) of the mandrel and the wall of the tube in the partially laminated area ( 15). It is possible as we will see to direct the flow of the fluid (s), it is also possible, in the most frequent case where each round trip of the cylinder carrier cage (6) has only one pass .of rolling, most often during the outward stroke of the cage in the downstream direction, to put the mandrel in the recoil position from the downstream dead center and thus maintain it until the upstream dead center. The circulation of the fluid (s) is then allowed for approximately 50X of the operating time.
  • FIGS 5 and 6 describe two types of mandrel particularly suitable for operating the method according to the invention.
  • FIG. 5 shows a mandrel (19) inside a blank of tube (20) during rolling.
  • a connecting piece (22) assembled by a threaded junction (29) with the mandrel, connects the latter to the hollow mandrel holder rod (21).
  • a passage (23) communicates the interior (24) of the rod (21) with the annular space (25) between the part (22) and the tube blank (20) upstream of the range of rolling (26) of the mandrel.
  • a first annular sealing means is constituted by a dynamic lip seal (27) placed in a groove (28) formed around the connecting piece (22).
  • Figure 6 a second type of mandrel (30) comprising like that of Figure 5 a rolling surface (31). It is housed inside a tube blank (32) during rolling.
  • a connecting piece (34) is connected on the one hand to the mandrel (30) by the threaded junction (35) and on the other hand to the hollow mandrel-holding rod (33).
  • a first passage means (36) communicates the interior (37) of the rod (33) with the annular space (38), between the connecting piece (34) and the tube blank (32) upstream of the rolling range (31).
  • This space is closed upstream by the dynamic lip seal (39) housed in the groove (40).
  • a second annular sealing means is constituted by the dynamic seal (42) housed in the groove (43)
  • This seal of design similar to those described above is advantageously metallic, for example as a segment. It may include several successive elements, which may also be the case for the first sealing means.
  • a second passage means constituted by the radial channels (45) and (46) and the longitudinal channel (44), connects the annular space (47) upstream of the joint (42) with the annular space (48) in upstream of the seal (39).
  • one or more fluids can be circulated under pressure originating from the hollow rod at (37) through the passage (36) then in the annular space (38) and then between the rolling surface (31) and the blank (32) downstream. This or these fluids then return upstream through the channels (45), (44) and (46) and through the annular space (48).
  • the method according to the invention is applied by way of example, using this lubrication mode, and this type of mandrel shown in FIG. 5.
  • steel tube blanks of type AISI 321, having a outer diameter of 133 mm and a thickness of 20 mm.
  • the rate is 120 rolling cycles per minute with a single rolling pass and a single feed per cycle.
  • the tube obtained was 88.9 mm in outside diameter and 13.4 mm thick.
  • the blank is advanced by 9.4 mm and the mandrel moves back by 30 mm with return to its initial position.
  • a lubricant of known type in space (25) is injected under a pressure of about 10 relative bars.
  • This lubricant circulates, as has just been described, around the rolling surface (26) of the mandrel (19), at each retraction of this mandrel. This produces tubes rolled at a rate of about 150 meters per hour. It can be seen that the surface condition of the internal wall of these tubes is excellent.
  • the invention also relates to a device which makes it possible to carry out in a simple manner the movements of retraction then of return of the mandrel, in a synchronized manner with the outward and return cycles of the cylinder holder cage.
  • FIGS. 7 and 8 show, diagrammatically, an embodiment of a pliers-rod whose function is that of that represented in (4) FIG. 1.
  • This rod clamp (49) encloses a mandrel holder rod (50) in the vicinity of its upstream end (51). It maintains the rod (50) in a fixed position along the axis X o X 1 during the rolling passes. It also rotates it around its axis by fraction of a turn as described above.
  • the sliding of the rod clamp (49) is controlled by a retaining part (R), arranged in the extension of the slide.
  • This part consists of two similar elongated rigid elements (55) and (56), arranged end to end, and articulated relative to each other around the axis (57).
  • the free end of the element (55) is articulated around the axis (58), mounted on the fixed part (52).
  • the free end of the element (56) is articulated around the axis (59), mounted at the front end of the base plate (53).
  • the axes (57), (58) and (59) are mutually parallel and perpendicular to the plane of the figure.
  • a cam (60) rotates around an axis (61), parallel to the previous axes.
  • This pusher It actuates a pusher (62) via a roller (63).
  • This pusher is articulated around the axis (57) and therefore makes it possible to separate this axis from the straight line which joins the axes (58) and (59).
  • the distance between the axes (58) and (59) is then reduced and the rod clamp (49) is then moved upstream by driving the mandrel holder rod (50) and therefore the mandrel which is fixed at its end. downstream.
  • the recoil is carried out at the desired times. from the mandrel upstream, then its return to its initial position, with the desired amplitude and in a strictly determined time interval.
  • roller (63) is held in abutment on the cam (60) by the arm (65), which is articulated around the axis (66) and which is pulled by the return spring (67).
  • arm (65) which is articulated around the axis (66) and which is pulled by the return spring (67).

Abstract

Le procédé et le dispositif suivant l'invention concernent l'exploitation des laminoirs à pas de pèlerin à froid pour le laminage de tube. Le procédé consiste sur un laminoir pèlerin à froid à effectuer un mouvement de recul du mandrin vers l'amont puis de retour à sa position initiale, au moins une fois par cycle de laminage. La période durant laquelle le mandrin se trouve en retrait par rapport à sa position de laminage est avantageusement utilisée par exemple pour effectuer la rotation du mandrin et/ou pour faire circuler un lubrifiant sous pression entre le mandrin et le tube. Le procédé s'applique en particulier au laminage de tubes de grosse section, avec de forts taux de réduction.

Description

  • Le procédé et le dispositif qui font l'objet de l'invention concernent de la façon la plus générale l'exploitation des laminoirs à pas de pèlerin à froid pour le laminage de tubes. Il concerne plus particulièrement les laminoirs de ce type utilisés pour le laminage de tubes en particulier en acier de fort diamètre avec des taux de réduction élevés.
  • De tels laminoirs comportent de façon connue des cylindres à gorge montés dans une cage porte-cylindres qui effectue un mouvement de va et vient selon l'axe de laminage, l'ébauche de tube à laminer étant périodiquement avancée le long de l'axe de laminage vers l'aval. Un mandrin est disposé à l'intérieur de l'ébauche selon l'axe de laminage et en position axiale fixe par rapport à celui-ci.
  • Ces laminoirs donnent d'excellents résultats pour le travail de tubes de relativement faible section. Par contre, lorsqu'on veut les utiliser pour laminer des tubes de forts diamètres et forte épaisseur, de sérieuses difficultés sont rencontrées. Malgré un arrosage intense de la surface extérieure des ébauches de tubes, dans la zone de laminage, on n'évite pas un échauffement très important qui se transmet à la zone de contact entre ébauche de tube et portée de laminage du mandrin. Il en résulte une destruction au moins partielle du film lubrifiant qui recouvrait la surface interne de l'ébauche avec pour conséquence un grippage du tube sur le mandrin.
  • Cela peut conduire à une détérioration rapide de la surface du mandrin par fissuration et à l'apparition simultanée de défauts sur la surface interne des tubes laminés.
  • On a recherché la possibilité d'améliorer les conditions d'exploitation des laminoirs à pas de pèlerin à froid, en particulier dans le cas du laminage de tubes de fortes sections, de façon à éviter l'apparition de défauts sur la surface interne des tubes et à prolonger la durée de vie des mandrins.
  • Le procédé qui fait l'objet de l'invention concerne les laminoirs à pas de pèlerin à froid qui comportent un mandrin dont la portée de laminage a un diamètre décroissant de l'amont vers l'aval. Il consiste à effectuer, au moins une fois par cycle de laminage, correspondant à un déplacement aller et retour de la cage porte-cylindres, un mouvement de recul du mandrin le long de l'axe de laminage vers l'amont, puis de retour à sa position initiale.
  • On peut effectuer ce mouvement de recul puis de retour du mandrin pendant le temps où l'ébauche est libérée de l'emprise des cylindres au voisinage du point mort amont et/ou du point mort aval de la cage porte-cylindres.
  • On peut aussi effectuer le recul du mandrin au voisinage de l'un des deux points morts de la cage porte-cylindres et le retour au voisinage de l'autre point mort. Dans ce cas il ne doit pas y avoir de phase de laminage de l'ébauche dans la période comprise entre le recul et le retour du mandrin.
  • L'amplitude du recul du mandrin est de préférence comprise entre 2 et 10 fois l'amplitude de l'avance donnée à l'ébauche avant chaque passe de laminage.
  • Il est intéressant d'utiliser la période durant laquelle le mandrin se trouve en retrait par rapport à sa position de laminage pour effectuer la rotation du mandrin en coordination avec la rotation de l'ébauche. En opérant de cette façon, on peut dissocier les problèmes de rotation du mandrin et de rotation de l'ébauche tout en assurant une coordination des deux rotations.
  • On utilise de façon particulièrement avantageuse la période durant laquelle le mandrin se trouve en retrait par rapport à sa position de laminage pour faire circuler de façon successive ou simultanée, un ou plusieurs fluides sous pression dans l'espace annulaire compris entre le mandrin et l'ébauche de tube. Il peut s'agir de fluides gazeux ou liquides ces derniers étant, de préférence, des lubrifiants. Ces fluides sont injectés de préférence sous une pression de 2 à 20 bars relatifs.
  • L'introduction du fluide est faite de façon particulièrement efficace dans l'espace annulaire compris entre la pièce de liaison qui relie le mandrin à la tige porte-mandrin et l'ébauche de tube, en amont de la portée de laminage du mandrin et en aval d'un premier moyen d'étanchéité annulaire qui assure une étanchéité dynamique entre la pièce de liaison et le tube et oblige le fluide à s'écouler vers l'aval entre la portée de laminage du mandrin et l'ébauche de tube. Un deuxième moyen d'étanchéité annulaire est avantageusement disposé en aval de la portée de laminage, il assure une étanchéité dynamique entre le mandrin et l'ébauche de tube et oblige le ou les fluides à retourner vers l'amomt à travers un passage ménagé dans le mandrin. Ces joints dynamiques peuvent être de tous types connus, tels que des joints à lèvre, ou des joints toriques ; on peut utiliser aussi des joints métalliques tels que des segments ou des tores à enveloppe métallique ou autres. L'invention concerne aussi un dispositif permettant d'effectuer le recul puis le retour du mandrin d'un laminoir à pas de pèlerin à froid. Ce dispositif comporte un pince-tige porte-mandrin de type connu qui saisit cette tige au voisinage de son extrémité arrière de façon à la maintenir en position fixe le long de l'axe de laminage ; ce pince-tige est monté sur un support fixe par l'intermédiaire d'un moyen de liaison qui permet un glissement du pince-tige dans une direction parallèle à l'axe de laminage ; un moyen d'entraînement alternatif, commandé par le cycle de laminage, provoque à des instants déterminés par rapport à ce cycle le recul du pince-tige, puis son retour à sa position initiale avec l'amplitude et la vitesse voulues.
  • L'entraînement alternatif du pince-tige est réalisé, de préférence, au moyen d'une came. Entre la fin du recul du pince-tige et son retour à sa position initiale on peut prévoir un temps de maintien en position de retrait.
  • Une application avantageuse du procédé et du dispositif suivant l'invention concerne le cas où on se propose d'effectuer une double avance de l'ébauche aux points morts amont et aval. On peut alors effectuer simultanément, au voisinage de chacun de ces deux points morts, un mouvement de retrait puis de retour du mandrin qui permet une lubrification et un refroidissement efficaces. On peut alors effectuer deux passes de laminage à chaque cycle.
  • Pour empêcher ou limiter le glissement de l'ébauche vers l'amont, au cours de la passe de laminage en retour, on peut relier la partie de l'ébauche déjà laminée, en aval de la cage porte-cylindres, à un moyen de retenue qui la maintient en position fixe par rapport au bâti du laminoir pendant une partie au moins du trajet en retour de la cage.
  • La description détaillée et les figures ci-après présentent de façon non limitative les caractéristiques du procédé et du dispositif suivant l'invention.
    • Figure 1 : vue d'ensemble d'un laminoir à pas de pèlerin à froid comportant le dispositif suivant l'invention.
    • Figures 2, 3 et 4 : vues représentant le fonctionnement du procédé suivant l'invention dans le cas du laminoir représenté figure 1.
    • Figure 5 : mandrin perfectionné pour l'exploitation du procédé suivant l'invention.
    • Figure 6 : autre mandrin perfectionné pour l'exploitation du procédé suivant l'invention.
    • Figures 7 et 8 : dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
  • La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un laminoir à pas de pèlerin à froid exploité par le procédé suivant l'invention. L'ébauche de tube (1) glisse autour d'une tige porte-mandrin (2) le long de l'axe de laminage XoX1. L'extrémité arrière (3) de la tige (2) est maintenue par un pince-tige (4) qui peut entraîner la tige (2) en rotation autour de son axe, et aussi la déplacer alternativement le long de son axe suivant la double flèche (F). Un moyen de poussée (5) de type connu fait avancer l'ébauche vers l'aval en discontinu, à des intervalles de temps synchronisés avec les cycles successifs de laminage de la cage porte-cylindres (6).
  • Chaque cycle comporte un mouvement d'aller et retour de la cage (6) suivant l'axe de laminage. Les cylindres de laminage (7) et (8) sont entraînés en rotation tantôt dans un sens tantôt dans l'autre. Ils laminent l'ébauche de tube (1) au moyen de leurs gorges (9) et (10) qui coopèrent avec le mandrin, non représenté, pour allonger l'ébauche et amincir ses parois. Les pince-tubes (11) et (12) font tourner l'ébauche (1) en amont en sa partie laminée (13) en aval de la cage (6), pendant les périodes où elle est libérée de l'emprise des cylindres, sans faire obstacle aux déplacements du tube le long de l'axe de laminage. Le pince-tige (4) fait tourner la tige porte-mandrin (2) en synchronisme avec l'ébauche (1) et la déplace suivant la flèche (F) de la façon qui va être précisée.
  • Les figures 2, 3 et 4 montrent de façon schématique le fonctionnement du mandrin utilisé sur le laminoir de la figure 1.
  • La figure 2 montre le mandrin (14) monté à l'extrémité de la tige porte-mandrin (2) en position normale de laminage à l'intérieur de l'ébauche (1). Le procédé décrit comporte une seule passe de laminage pendant la course aller de la cage porte-cylindres (6) vers l'aval. La figure 2 correspond au moment où la cage porte-cylindres (6) achève sa course en retour vers l'amont, et libère l'ébauche (1) de son emprise dans la zone (15) partiellement laminée.
  • On effectue alors comme le montre la figure 3 d'une part une avance de l'ébauche (1) et, d'autre part, un recul du mandrin (14) en direction de l'amont, suivant XoX1, puis un retour à sa position initiale.
  • Dans le cas décrit ces déplacements sont, comme on le verra, provoqués par l'intermédiaire du pince-tige (4) de la figure 1.
  • L'amplitude du recul "L" est déterminée de façon à ménager, entre la portée de laminage (16) du mandrin et la paroi du tube dans la zone (15), un passage annulaire (17) de relativement forte section.
  • En effet la seule avance d'amplitude "1" de l'ébauche de tube (1) ne provoque la formation que d'un passage annulaire très étroit, comme on le voit en (18) figure 4, après le retour du mandrin à sa position de laminage. Ce passage est d'autant plus étroit que la pente réelle de la portée de laminage d'un mandrin est bien plus faible que celle figurée sur ces trois schémas. On règle de préférence l'amplitude "L" du recul du mandrin à une valeur comprise entre 2 et 10 fois l'amplitude "1" de l'avance donnée à l'ébauche.
  • On peut ainsi atteindre, si nécessaire, une section de passage (17) égale ou supérieure à la section de passage qui existe entre l'ébauche (1), en amont de la zone de laminage, et le mandrin dans sa zone de plus forte section.
  • Le passage (17) ainsi ouvert, même pendant un temps très court, peut permettre de nombreuses utilisations.
  • L'une des plus importantes est l'injection d'un ou plusieurs fluides liquides ou gazeux de façon simultanée ou successive dans l'espace compris entre la portée de laminage (16) du mandrin et la paroi du tube dans la zone partiellement laminée (15). Il est possible comme on va le voir de diriger l'écoulement du ou des fluides, il est possible aussi, dans le cas le plus fréquent où chaque cycle aller et retour de la cage porte-cylindres (6) ne comporte qu'une passe.de laminage, le plus souvent pendant la course aller de la cage en direction de l'aval, de mettre le mandrin en position de recul à partir du point mort aval et de le maintenir ainsi jusqu'au point mort amont. On permet alors la circulation du ou des fluides pendant environ 50X du temps opératoire.
  • Les figures 5 et 6 décrivent deux types de mandrin particulièremnt bien adaptés à l'exploitation du procédé suivant l'invention.
  • On voit figure 5 un mandrin (19) à l'intérieur d'une ébauche de tube (20) en cours de laminage. Une pièce de liaison (22), assemblée par une jonction filetée (29) avec le mandrin, raccorde celui-ci à la tige creuse porte-mandrin (21). Un passage (23) met en communication l'intérieur (24) de la tige (21) avec l'espace annulaire (25) compris entre la pièce (22) et l'ébauche de tube (20) en amont de la portée de laminage (26) du mandrin. Un premier moyen d'étanchéité annulaire est constitué par un joint dynamique à lèvre (27) placé dans une gorge (28) formée autour de la pièce de liaison (22). Il est ainsi possible, en faisant arriver un fluide sous pression par l'intérieur (24) de la tige (21), de le faire passer par (23) dans l'espace annulaire (25) à partir duquel il s'écoule vers l'aval, entre la portée de laminage (26) du mandrin et l'ébauche de tube (20), chaque fois que le recul du mandrin libère le passage. On peut remplacer le joint à lèvre par un autre type de joint tel qu'un joint torique. On peut utiliser aussi un joint métallique tel qu'un segment. Par ailleurs l'assemblage entre la pièce de liaison (22) et le mandrin (19) peut être effectué par tout moyen tel que soudage, brasage ou autre. On peut aussi réaliser ces deux pièces en un seul ensemble monobloc ; de même la jonction entre la pièce de liaison (22) et la tige porte-mandrin (21) peut être réalisée par tout moyen convenable tel que r. vissage, soudage, brasage ou autre.
  • A la figure 6 est représenté un deuxième type de mandrin (30) comportant comme celui de la figure 5 une portée de laminage (31). Il est logé à l'intérieur d'une ébauche de tube (32) en cours de laminage. Une pièce de liaison (34) est raccordée d'une part au mandrin (30) par la jonction filetée (35) et d'autre part à la tige creuse porte-mandrin (33).
  • Un premier moyen de passage (36) met en communication l'intérieur (37) de la tige (33) avec l'espace annulaire (38), compris entre la pièce de liaison (34) et l'ébauche de tube (32) en amont de la portée de laminage (31).
  • Cet espace est fermé en amont par le joint dynamique à lèvre (39) logé dans la gorge (40).
  • En aval de la portée de laminage (31), un deuxième moyen d'étanchéité annulaire est constitué par le joint dynamique (42) logé dans la gorge (43) Ce joint de conception analogue à ceux décrits plus haut est avantageusement métallique, par exemple sous forme de segment. Il peut comporter plusieurs éléments successifs, ce qui peut aussi être le cas du premier moyen d'étanchéité.
  • Un deuxième moyen de passage, constitué par les canaux radiaux (45) et (46) et le canal longitudinal (44), relie l'espace annulaire (47) en amont du joint (42) avec l'espace annulaire (48) en amont du joint (39). Ainsi, à chaque recul du mandrin (30), on peut faire circuler un ou plusieurs fluides sous pression provenant de la tige creuse en (37) à travers le passage (36) puis dans l'espace annulaire (38) et ensuite entre la portée de laminage (31) et l'ébauche (32) vers l'aval. Ce ou ces fluides retournent ensuite vers l'amont à travers les canaux (45), (44) et (46) et à travers l'espace annulaire (48). On peut envisager aussi d'organiser en sens inverse la circulation de ce ou ces fluides.
  • On applique à titre d'exemple le procédé suivant l'invention, en utilisant ce mode de lubrification, et ce type de mandrin représenté figure 5. On lamine dans ces conditions des ébauches de tubes d'acier, de type AISI 321, ayant un diamètre extérieur de 133 mm et une épaisseur de 20 mm. La cadence est de 120 cycles de laminage à la minute avec une seule passe de laminage et une seule avance par cycle. Le tube obtenu a 88, 9 mm de diamètre extérieur et 13,4 mm d'épaisseur. Au voisinage du point mort amont de chaque cycle, l'ébauche est avancée de 9,4 mm et le mandrin recule de 30 mm avec retour à sa position initiale. On injecte sous une pression d'environ 10 bars relatifs un lubrifiant de type connu dans l'espace (25).
  • Ce lubrifiant circule, de la façon qui vient d'être décrite, autour de la portée de laminage (26) du mandrin (19), à chaque recul de ce mandrin. On obtient ainsi des tubes laminés à la cadence d'environ 150 mètres par heure. On constate que l'état de surface de la paroi interne de ces tubes est excellent.
  • L'invention concerne égalementun dispositif qui permet d'effectuer de façon simple les mouvements de recul puis de retour du mandrin, de façon synchronisée avec les cycles aller et retour de la cage porte-cylindres.
  • Les figures 7 et 8 montrent, de façon schématique, un mode de réalisation d'un pince-tige dont la fonction est celle de celui représenté en (4) figure 1.
  • Ce pince-tige (49) enserre une tige porte-mandrin (50) au voisinage de son extrémité amont (51). Il maintient la tige (50) en position fixe le long de l'axe XoX1 pendant les passes de laminage. Il la fait aussi tourner autour de son axe par fraction de tour comme décrit précédemment.
  • Il est monté sur un support fixe (52) par l'intermédiaire d'une plaque de base (53) qui coulisse dans une glissière (54) parallèlement à l'axe X0X1, comme le montre la double flèche (F).
  • Le glissement du pince-tige (49) est contrôlé par une pièce de retenue (R), disposée dans le prolongement de la glissière. Cette pièce est constituée de deux éléments rigides allongés semblables (55) et (56), disposés bout à bout, et articulés l'un par rapport à l'autre autour de l'axe (57). L'extrémité libre de l'élément (55) est articulée autour de l'axe (58), monté sur la pièce fixe (52).
  • L'extrémité libre de l'élément (56) est articulée autour de l'axe (59), monté à l'extrémité avant de la plaque de base (53). Les axes (57),(58) et (59) sont parallèles entre eux et perpendiculaires au plan de la figure. Une came (60) tourne autour d'un axe (61), parallèle aux axes précédents.
  • Elle actionne un poussoir (62) par l'intermédiaire d'un galet (63). Ce poussoir est articulé autour de l'axe (57) et permet donc d'écarter cet axe de la droite qui joint les axes (58) et (59). La distance entre les axes (58) et (59) est alors réduite et le pince-tige (49) est alors déplacé vers l'amont en entraînant la tige porte-mandrin (50) et donc le mandrin qui est fixé à son extrémité aval.
  • En donnant au bossage (64) de la came (60) le profil voulu, et en entraînant la came (60) à une vitesse rigoureusement déterminée par rapport aux déplacements de la cage porte-cylindres, on réalise, aux instants voulus, le recul du mandrin vers l'amont, puis son retour à sa position initiale, avec l'amplitude voulue et dans un intervalle de temps rigoureusement déterminé.
  • Le galet (63) est maintenu en appui sur la came (60) par le bras (65), qui est articulé autour de l'axe (66) et qui est tiré par le ressort de rappel (67). De nombreuses modifications ou variantes de ce dispositif peuvent être réalisées qui ne sortent pas du domaine de l'invention.
  • De même le procédé suivant l'invention peut comporter de très nombreuses modifications qui ne sortent pas non plus du domaine de l'invention.

Claims (15)

1°) Procédé permettant d'accroître les performances des laminoirs à pas de pèlerin à froid qui comportent un mandrin, dont la portée de laminage a un diamètre décroissant de l'amont vers l'aval, caractérisé en ce que, au moins une fois par cycle de laminage, correspondant à un déplacement aller et retour de la cage porte-cylindres, on effectue un mouvement de recul du mandrin, le long de l'axe de laminage, vers l'amont, puis un retour à sa position initiale.
2°) Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement de recul du mandrin, puis de retour à sa position initiale, sont effectués pendant le temps où l'ébauche est libérée de l'emprise des cylindres de laminage, au voisinage du point mort amont de la cage porte-cylindres et/ou au voisinage du point mort aval.
3°) Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue le recul du mandrin au voisinage de l'un des deux points morts de la cage porte-cylindres, et le retour au voisinage de l'autre point mort.
4°) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'amplitude du recul du mandrin est de préférence comprise entre 2 et 5 fois l'amplitude de l'avance donnée à l'ébauche avant chaque passe de laminage.
5°) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que on utilise la période durant laquelle le-mandrin se trouve en retrait par rapport à sa position de laminage pour effectuer la rotation du mandrin en coordination avec la rotation de l'ébauche.
6°) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que on fait circuler un ou.plusieurs fluides sous pression, de façon successive ou simultanée, dans l'espace annulaire compris entre le mandrin et l'ébauche de tube, au moins pendant la période durant laquelle le mandrin se trouve en retrait par rapport à sa position de-laminage.
7°) Procédé suivant revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins un fluide qui circule est un lubrifiant.
8°) Procédé suivant revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le ou les fluides sont injectés sous une pression de 2 à 20 bars relatifs.
9°) Procédé suivant l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'on fait pénétrer au moins un fluide dans l'espace annulaire compris entre la pièce de liaison, qui relie le mandrin à la tige porte-mandrin et l'ébauche de tube, en amont de la portée de laminage du mandrin, et en aval d'un premier moyen d'étanchéité annulaire, lequel assure une étanchéité dynamique entre la pièce de liaison et le tube, et oblige le fluide à s'écouler vers l'aval entre la portée de laminage du mandrin et l'ébauche du tube.
10°)Procédé suivant revendication 9, caractérisé en ce que la pièce de liaison est monobloc avec le mandrin.
11°)Procédé suivant l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que au moyen d'un deuxième moyen d'étanchéité annulaire, disposé en aval de la portée de laminage, on assure une étanchéité dynamique entre le mandrin et l'ébauche de tube, pour obliger au moins un fluide à retourner vers l'amont à travers un passage ménagé dans le mandrin.
12°)Procédé suivant revendications 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que l'un au moins des deux moyens d'étanchéité annulaire est un joint dynamique à lèvre, ou torique, ou un segment.
13°)Dispositif utilisé sur un laminoir à pas de pèlerin à froid, comportant un mandrin dont la portée de laminage a un diamètre décroissant de l'amont vers l'aval, pour effectuer un mouvement de recul du mandrin le long de l'axe de laminage en direction de l'amont, suivi d'un retour à sa position initiale, comportant un pince-tige de type connu qui permet de saisir la tige porte-mandrin au voisinage de son extrémité arrière, de façon à la maintenir en position fixe le long de l'axe de laminage, caractérisé en ce que le pince-tige est monté sur un support fixe par l'intermédiaire d'un moyen de liaison permettant un glissement dans une direction parallèle à l'axe de laminage et en ce qu'un moyen d'entraînement alternatif, commandé par le cycle de laminage provoque à des ins- tantsdéterminés par rapport à ce cycle le recul du pince tige en direction de l'amont puis son retour à la position initiale avec l'amplitude et la vitesse voulue.
14°)Dispositif suivant revendication 13, caractérisé en ce que l'entraînement alternatif du pince-tige est réalisé au moyen d'une came.
15°)Dispositif suivant revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que entre le recul du pince-tige et son retour à sa position initiale il est prévu un temps de maintien en position de retrait.
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