EP0161192B1

EP0161192B1 - Procédé de réglage d'un laminoir à cylindres obliques et laminoir pour la mise en oeuvre de ce procédé

Info

Publication number: EP0161192B1
Application number: EP85420058A
Authority: EP
Inventors: Jean-Marc Jour; Pierre Peytavin
Original assignee: Vallourec SA
Current assignee: Vallourec SA
Priority date: 1984-03-28
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1989-06-28
Also published as: US4660398A; EP0161192A1; DE3571209D1; BR8501401A; FR2561950B1; ES8704093A1; FR2561950A1; KR850007003A; JPS60221105A; ATE44247T1; JPH0378164B2; KR910002719B1; ES541614A0; MX162850B; CA1260737A

Description

L'invention concerne un procédé de réglage d'un laminoir à cylindres obliques, du type utilisé pour le laminage de barres ou de tubes métalliques afin d'obtenir en une seule passe un fort taux de réduction. L'invention concerne également un laminoir permettant la mise en oeuvre de ce procédé de réglage.
Un tel procédé s'applique en particulier au laminage à chaud de barres ou de tubes par exemple en acier.
Le brevet FR 1 576 091 décrit, aux pages 5 et 6 ainsi qu'à la figure 2, un laminoir à cylindres obliques comportant trois cylindres de travail en forme de champignon. Ces cylindres sont disposés à l'intérieur d'une cage formée par un carter 30, auquel sont fixés trois supports de cylindre 31, répartis autour de l'axe de la matière à laminer. La cage tourne autour de cet axe, grâce à un moteur dont le pignon d'entraînement attaque une couronne dentée 37. La rotation de chaque cylindre 27 autour de son axe 36 est obtenue par un système planétaire comprenant une couronne dentée 32 fixée sur un arbre creux à l'intérieur duquel se déplace la matière à laminer.
Trois systèmes satellites engrènent sur cette couronne dentée et font, chacun, tourner un cylindre tel que 27 au moyen d'un couple de pignons d'angle 35. L'un de ces pignons est monté sur l'axe du satellite 34, l'autre sur l'axe 36 du cylindre de laminage.
Le moyen de réglage d'un laminoir de ce type, de façon à ajuster l'avance à la valeur souhaitée en particulier en fonction du diamètre laminé est décrit dans l'article de E.J.F.E. Breitschneider publié dans Iron and Steel Engineer (Octobre 1981 pages 51 à 54). Il consiste (voir page 51 colonne de gauche), à faire tourner l'axe de chaque cylindre de laminage autour de l'axe du satellite correspondant, de façon à obtenir le degré d'inclinaison voulu qui permet l'avance. Cette rotation d'un axe autour de l'autre est effectuée sans modifier l'angle que font entre eux ces deux axes qui est imposé par construction, et peut être, par exemple, de 60° (voir page 52 colonne de gauche). Cette inclinaison permettant l'avance peut, selon l'auteur, varier de 0 à 10°.
Par ailleurs, le FR 1 576 091 décrit un moyen permettant de régler le diamètre de laminage. Ce moyen consiste à faire glisser chaque cylindre de travail le long de son axe 36, en agissant sur un dispositif d'approche 38, ce qui permet de faire varier la section de sortie de la matière à laminer.
Le réglage des cylindres des laminoirs de ce type, par ces deux moyens, présente de sérieux inconvénients. En effet, le réglage de l'avance, qu'on effectue en faisant tourner l'axe de chaque cylindre autour de l'axe du satellite correspondant, entraîne un déplacement de la zone de travail de chaque cylindre au contact du produit.
Ce déplacement transversal est dû au fait que, plus on augmente l'angle d'avance et plus le cylindre s'écarte du plan de symétrie qui passe par l'axe de laminage et l'axe du satellite. Il en résulte une première cause de perturbation des conditions de laminage, qui, dans un tel procédé, sont particulièrement critiques et doivent pouvoir être ajustées avec une grande précision. Le réglage de la section de sortie, obtenu en faisant glisser le cylindre le long de son axe, a également l'inconvénient de déplacer la zone de laminage le long de l'axe de laminage. La combinaison d'un tel déplacement axial avec le déplacement transversal consécutif au réglage de l'avance, a pour effet de perturber encore davantage les conditions de laminage et donc de nuire à la qualité du produit, en particulier en ce qui concerne l'état de surface et dans le cas d'un tube la régularité d'épaisseur.
Le brevet français 1 475 645 décrit un autre type de laminoir oblique à trois cylindres dans lequel on effectue un réglage conjugué de l'écartement des cylindres par rapport à l'axe de laminage et de l'angle d'avance. Pour cela chaque cylindre est monté sur deux paliers disposés de part et d'autre du cylindre. La figure 1 de ce document montre que ce réglage conjugué est réalisé en faisant tourner autour de l'axe de laminage un flasque qui porte les trois paliers situés d'un même côté des cylindres.
On peut ainsi en cours de laminage, en particulier en fin de laminage d'une ébauche de tube, faire varier simultanément l'écartement des cylindres et l'angle d'avance, pour éviter en particulier les déchirures d'ébauches et même les blocages. Cette possibilité est particulièrement importante pour les taux élevés de réduction de section.
Cette méthode de réglage présente l'inconvénient de provoquer un déplacement de la zone de travail de chaque cylindre au contact du produit.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur les figures 1 à 6 de ce même document, la méthode s'applique à des laminoirs dont l'axe des cylindres n'est que faiblement incliné par rapport à l'axe de laminage.
On connaît aussi le brevet russe 733 748 qui décrit un laminoir à trois cylindres obliques fixés en porte à faux à l'extrémité de leur arbre de révolution respectif. Ces arbres sont eux-mêmes montés dans des cages. On peut dans ce laminoir régler l'écartement des cylindres par rapport à l'axe de laminage et modifier l'angle d'avance en déplaçant les cages par rapport à un axe perpendiculaire à l'axe de laminage. La caractéristique essentielle du SU 733 748 est que la cage porte-cylindre puisse se déplacer perpendiculairement à son axe. Ce dispositif de déplacement perpendiculairement à l'axe de la cage porte-cylindre permet comme le dit ce brevet d'élargir la plage de réglage des angles d'avance mais il en résulte une modification de la zone de travail de chaque cylindre au contact du produit donc des conditions de laminage comme expliqué précédemment.
La présente invention vise à réaliser un laminoir à cylindres obliques du type ci-dessus mentionné, permettant de régler l'avance du produit en cours de laminage de façon pratiquement indépendante des autres paramètres de réglage. Elle vise aussi la possibilité dans un tel laminoir de faire varier dans de larges limites le diamètre des produits laminés obtenus, en conservant les conditions optimales de laminage en particulier en utilisant le même jeu de cylindres de laminage.
L'invention vise également à réaliser un laminoir présentant une structure aussi compacte et robuste que possible ainsi qu'un encombrement minimal.
Le laminoir suivant l'invention apporte une solution particulièrement efficace à ces problèmes.
L'invention concerne un laminoir à cylindres obliques permettant l'obtention de barres ou tubes métalliques de révolution, comportant au moins trois cylindres répartis autour de l'axe de laminage, chaque cylindre ayant un profil de révolution de section généralement décroissante, du moins dans la partie assurant la réduction de diamètre extérieur du produit à laminer, depuis le côté d'entrée de celui-ci jusqu'à son côté de sortie et étant monté en porte à faux à une extrémité d'un arbre de révolution relié par un moyen de transmission à un moyen d'entraînement en rotation, cet arbre de révolution étant supporté par des paliers montés à l'intérieur d'une cage porte-cylindre elle-même montée en rotation autour d'un axe de réglage qui coupe l'axe de révolution du cylindre en formant avec celui-ci un angle de 20 à 70°, traverse la surface du cylindre dans la zone de contact avec le produit en cours de laminage et coupe à angle droit l'axe de laminage, un premier moyen de réglage permettant de régler l'écartement de chaque cylindre par rapport à l'axe de laminage en déplaçant la cage porte-cylindre le long de l'axe de réglage. Le laminoir est caractérisé en ce que le premier moyen de réglage comprend un ensemble vis/écrou axé sur l'axe de réglage dont l'un des deux composants, de préférence la vis, est disposé à la périphérie de la cage porte-cylindre, et solidaire de celle-ci, l'autre composant étant monté libre en rotation sur un palier fixe par rapport au bâti du laminoir, un moyen d'entraînement en rotation permettant de faire tourner le composant libre en rotation par rapport à celui qui est solidaire de la cage porte-cylindre, autour de l'axe de réglage, d'une quantité déterminée pour déplacer la cage porte-cylindre de la longueur voulue le long de l'axe de réglage.
Selon des pratiques connues, chaque cylindre de laminage comporte une zone de calibrage, à l'extrémité de la zone de déformation par réduction.
Avantageusement, l'axe de réglage traverse la. surface du cylindre dans une zone de ce cylindre correspondant au milieu de la zone de calibrage.
De préférence le composant libre en rotation de l'ensemble vis/écrou comporte une couronne dentée qui peut être entraînée en rotation par un premier moyen moteur qui actionne un pignon denté qui engrène sur cette couronne. De préférence également la vis de l'ensemble vis/écrou est constituée par un filetage, réalisé à la périphérie de la cage porte-cylindre, l'écrou étant une couronne écrou montée en rotation sur un palier relié de façon fixe au bâti du laminoir.
De préférence au niveau de chaque cage porte-cylindre, un deuxième moyen de réglage comprend un moyen d'entraînement en rotation qui permet d'entraîner en rotation la cage porte-cylindre autour de l'axe de réglage, sous l'action d'un deuxième moyen moteur. Celui-ci permet d'orienter la cage porte-cylindre de façon à donner au cylindre l'angle d'avance A voulu par rapport à l'axe de laminage. De préférence un moyen de calage peut permettre d'empêcher la rotation du composant libre en rotation de l'ensemble vis/écrou, pendant l'entraînement en rotation de la cage porte-cylindre autour de l'axe de réglage. L'action de ce moyen de calage permet d'effectuer, en agissant uniquement sur le deuxième moyen de réglage, une variation conjuguée de l'angle d'avance et de l'écartement du cylindre par rapport à l'axe de laminage.
On règle de préférence l'angle d'avance A entre 3° et 30°.
On peut aussi prévoir de solidariser les deux composants de l'ensemble vis/écrou lorsqu'on fait agir le deuxième moyen de réglage, de façon à faire varier uniquement l'angle d'avance.
Une telle disposition faisant appel à un ensemble vis/écrou entourant la cage permet de réaliser une structure très robuste et très compacte avec en particulier un encombrement radial réduit au minimum.
Par exemple le moyen d'entraînement en rotation de chaque cage porte-cylindre est un pivot fixé à la périphérie de cette cage sur lequel s'articule une tige actionnée par le deuxième moyen moteur ; celui-ci est avantageusement un vérin. Le pivot est avantageusement monté sur une bague de révolution calée en rotation sur la cage porte-cylindre et entourant l'ensemble vis/écrou.
Un moyen de synchronisation des déplacements angulaires de l'ensemble des cages porte-cylindre relie ces cages les unes aux autres, de façon à imposer à chaque instant à leurs cylindres un même angle d'avance par rapport à l'axe de laminage. Ce moyen de synchronisation peut par exemple être réalisé avec des moyens de liaison articulés.
Avantageusement, au niveau de chaque cage porte-cylindre, un moyen de précontrainte permet de mettre en appui la cage porte-cylindre sur le bâti, en annulant les jeux existants, en particulier au contact vis/écrou et au niveau du palier contre lequel porte le composant libre en rotation de l'ensemble vis/écrou. Avantageusement, ce moyen de précontrainte comporte un moyen de traction, disposé suivant l'axe de réglage, relié d'une part à la cage porte-cylindre et d'autre part au bâti. Ce moyen de traction applique sur la cage porte-cylindre une force orientée parallèlement à l'axe de réglage et dirigée vers le bâti. Ce moyen de traction est avantageusement un vérin.
Avantageusement également, chaque cylindre de laminage est entraîné par l'intermédiaire d'un couple de pignons dentés coniques, au moyen d'un arbre moteur disposé soit radialement par rapport à l'axe de laminage soit perpendiculairement à l'axe de réglage.
Avantageusement, l'arbre moteur est relié au moyen moteur par une articulation flexible telle qu'une articulation à cardan.
Une méthode de mise en oeuvre particulièrement efficace du laminoir ainsi conçu consiste à utiliser, en cours de laminage d'une ébauche de tube, le deuxième moyen de réglage, de façon à effectuer une variation conjuguée de l'angle d'avance et de l'écartement de chaque cylindre par rapport à l'axe de laminage, le composant mobile de l'ensemble vis/écrou étant calé en rotation.
Grâce à la disposition suivant l'invention de l'axe de réglage, et à la variation conjuguée, il est possible de faire varier simultanément l'angle d'avance et l'épaisseur du tube, ce qui permet de laminer le tube jusqu'à son extrémité en évitant les blocages en fin de laminage, blocages dus aux déformations triangulaires excessives que l'on a constatées contrairement à ce à quoi on pouvait s'attendre sur un tel laminoir à trois cylindres.
Dans ce cas on accroît l'écartement des cylindres et on réduit l'angle d'avance.
Il est possible d'utiliser des ensembles vis/écrou dont le pas est adapté de façon à ajuster le rapport entre la variation d'angle d'avance et la variation de l'écartement des cylindres à la valeur optimale. On peut aussi actionner de façon synchronisée le premier et le deuxième moyen de réglage de façon à superposer à la variation d'écartement conjuguée à la variation d'angle d'avance, une variation indépendante d'écartement qui peut s'ajouter ou se retrancher de la première, suivant le sens d'entraînement en rotation du composant libre en rotation de l'ensemble vis/écrou.
La description détaillée ainsi que les figures ci-après permettent de mieux comprendre, de façon non limitative, les caractéristiques du procédé de réglage suivant l'invention d'un laminoir à cylindres obliques, et celles des différents modes de réalisation du laminoir qui fait également partie de l'invention.

La figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'une cage porte-cylindre d'un laminoir oblique, comportant les moyens de réglage suivant l'invention, équipée d'un arbre moteur monté radialement par rapport à l'axe de laminage.
La figure 2 est une vue de dessus, du cylindre de laminage de la figure 1 en position de travail sur un tube ou une barre en cours de laminage.
La figure 3 est une vue selon l'axe de laminage côté sortie, d'un laminoir à trois cylindres équipé des moyens de réglage suivant l'invention.
La figure 4 est une vue en élévation et en coupe d'une cage porte-cylindre d'un laminoir oblique, comportant les moyens de réglage suivant l'invention, équipée d'un arbre moteur perpendiculaire à l'axe de réglage.
La figure 5 est une vue de dessus de la figure 4.
La figure 6 est une vue schématique du côté aval d'un autre mode de réalisation d'un laminoir à cylindres obliques, suivant l'invention, permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, de façon particulièrement avantageuse.
La figure 7 est une vue en coupe suivant A-A de la figure 6.
La figure 8 est une vue schématique du côté amont du laminoir de la figure 6.
La figure 9 est une vue de dessus de la figure 7.
La figure 10 est une vue partielle en coupe suivant H-H de la figure 9.

La figure 1 représente de façon schématique en élévation et en coupe, un cylindre de laminage, d'un laminoir oblique à trois cylindres équipé du dispositif de réglage suivant l'invention.
Sur cette figure, on remarque l'axe de laminage X_o X_i, le long duquel un tube ou une barre de révolution 1 est en cours de laminage.
Le cylindre oblique 2 est monté sur un axe de révolution Y_o Y, à l'intérieur d'une cage 3 de forme générale cylindrique, dans laquelle il repose sur des paliers 4.
La cage 3 est elle-même montée en rotation autour d'un axe de réglage Z₀ Zi, perpendiculaire à l'axe X₀ X₁, et l'intersectant. Cet axe de réglage Z_o Z₁ intersecte l'axe Y_o Y₁, et traverse la surface du cylindre dans la zone de contact avec le tube 1. Le point 5 de traversée de la surface du cylindre par l'axe Z₀ Z₁, se trouve dans la zone de calibrage, à l'extrémité de la zone de contact du côté sortie du tube, zone dans laquelle le travail du cylindre consiste essentiellement à égaliser la surface cylindrique du tube, de façon à éliminer les ondulations de profil hélicoïdal résultant de l'avance.
Dans le cas de cette figure les axes perpendiculaires X_o X_I et Z_o Z, sont dans le plan de la figure et l'axe de révolution Y_o Y, du cylindre 2 est incliné par rapport à ce plan qu'il traverse à son point d'intersection avec l'axe de réglage Z₀ Z₁.
La figure 2 est une vue de dessus suivant l'axe de réglage Z_o Z, de la figure 1. Le plan de cette figure, perpendiculaire à Z₀ Z, contient l'axe X_o X₁. On a représenté uniquement le cylindre 2 et le tube ou barre 1, la cage 3 étant enlevée. La projection sur le plan de la figure de l'axe de révolution Y_o Y, fait avec l'axe X_o X_I un angle A. Cet angle A est, par définition l'angle d'avance du cylindre 2 par rapport à l'axe de laminage.
Cet angle est réglable par rotation de la cage 3 autour de l'axe Z_o Z₁. Il peut être par exemple de 10°.
Dans le cas de la figure 2, le cylindre 2 vu de dessus tourne dans le sens de la flèche (sens des aiguilles d'une montre) pour entraîner le produit le long de l'axe XO X1 de droite à gauche.
Comme le montre la figure 1, l'angle d'inclinaison i de l'axe de révolution Y_o Y₁ par rapport à l'axe de réglage Z_o Z, est d'environ 45°. Cet angle est fixe et indépendant de l'angle d'avance. Il peut varier suivant les caractéristiques des laminoirs d'environ 20° à environ 70°.
On remarque par ailleurs, que l'axe de révolution Y_o Y₁ est orienté de façon à se rapprocher de l'axe de laminage X_o X₁, en direction de la zone de sortie du produit laminé du laminoir. Par construction cet axe n'intersecte pas l'axe de laminage sauf lorsque l'angle d'avance A est égal à 0, ce qui n'est jamais le cas en position de laminage. Le cylindre de laminage 2 a un profil de révolution dont la section décroît en direction de la zone de sortie du produit à laminer. Dans la zone de calibrage, le profil de la génératrice du cylindre est déterminé de façon à lisser la surface de la barre en atténuant ou supprimant les ondulations hélicoïdales qu'elle peut présenter.
Suivant l'invention, le réglage de l'angle d'avance A est effectué en faisant tourner la cage 3 autour de l'axe de réglage Z_o Z, jusqu'à lui donner l'orientation angulaire voulue. Dans le cas de la figure 1, on ajuste l'angle d'avance A à la valeur désirée, en faisant tourner, par un moyen connu et non représenté, la cage 3 à l'intérieur d'une enveloppe annulaire fixe 6, qui est elle-même solidarisée avec la structure fixe du laminoir également non représentée.
Un moyen de calage angulaire non représenté permet de caler la cage 3 dans une position angulaire déterminée à l'intérieur de l'enveloppe 6. On voit que, grâce à ce procédé de réglage de l'angle d'avance suivant l'invention, il est possible de faire varier l'angle d'avance, dans de très larges limites, sans perturber notablement les conditions de laminage. On constate en effet, que la rotation de la cage autour de l'axe Z₀ Z₁ fait tourner le cylindre, dans sa zone de contact avec la barre ou le tube autour du point fixe 5 qui est sur l'axe de réglage. Ce point 5 est normalement situé dans la zone de calibrage C du cylindre. Sur la figure 1 le repère 7 représente sur le cylindre la limite entre la zone de calibrage C et la zone de réduction.
De telles possibilités ne sont pas offertes par les méthodes de réglage connues, telles que celle décrite dans l'article publié dans « Iron and Steel Engineer » (Octobre 1981 pages 51 à 54).
Il est également possible, suivant l'invention, de régler le diamètre de sortie des produits laminés, sans modifier notablement les conditions de laminage. Ceci est réalisé en faisant glisser la cage porte-cylindre 3, à l'intérieur de l'enveloppe fixe 6, suivant l'axe Z_o Z_l. Des moyens connus et non décrits permettent de réaliser ce glissement et de caler axialement la cage 3 par rapport à l'enveloppe 6, en n'importe quel point à l'intérieur de la plage de réglage. Ce réglage par glissement, le long de l'axe Z_o Z₁, n'entraîne pas de déplacement du cylindre le long de l'axe X_o X₁ et donc pas non plus de déplacement de son point 5 de rotation au contact du produit en cours de laminage. Ceci garantit la possibilité d'ajuster l'angle d'avance A aux nouvelles conditions de laminage sans perturbations notables. Il est en effet nécessaire d'adapter l'angle d'avance au diamètre de sortie du produit, si on veut maintenir un bon état de surface.
Toujours dans le cas de la figure 1, le cylindre de laminage 2 est entraîné en rotation, quelle que soit la position de réglage, par un couple de pignons coniques dentés 8 et 9. Le pignon 8 est calé sur l'arbre 10 qui entraîne le cylindre autour de l'axe Y_o Y_i. Le pignon 9 est calé sur l'arbre moteur 11 monté sur l'axe Z_o Z₁ qui l'entraîne grâce à un moyen moteur non représenté.
Un laminoir de ce type comporte au moins trois cages, telles que celle représentée figure 1, dont les axes de réglage, tels que Z_o Z_l, sont répartis autour d'un axe de laminage, tel que X₀ X₁. Dans le cas d'un laminoir à trois cylindres, ces axes tels que Z₀ Z₁ sont disposés, à 120° les uns des autres autour de l'axe X_o X₁ et sont concourants.
Les enveloppes 6 occupent, le plus souvent, une position fixe dans l'espace, ce qui facilite l'entraînement des arbres moteurs 11 par des moyens moteurs adaptés. Les vitesses de rotation de ces arbres sont, de préférence, synchronisées.
La figure 3 est une vue selon l'axe de laminage du côté de la sortie du produit laminé d'un laminoir à trois cylindres obliques suivant l'invention. Le plan de la figure est perpendiculaire à l'axe de laminage, lequel est repéré en X₂. On voit trois cylindres de laminage 12, 13, 14 dont les axes de révolution sont Y₂, Y₃, Y₄. Ces cylindres sont montés dans des cages 15, 16, 17 de forme cylindrique de révolution qui peuvent coulisser et tourner avec un minimum de jeu à l'intérieur d'enveloppes annulaires 18, 19, 20 montées solidaires entre elles par l'intermédiaire des pièces 55 56 57.
Chacune de ces cages peut tourner autour de l'un des trois axes de réglage Z₂, Z₃, Z₄ perpendiculaires à l'axe de laminage et concourants en X₂ dans le cas de la figure. Chacune de ces cages comporte les mêmes moyens de réglage conformes à l'invention. Ces moyens sont figurés, de façon schématique, dans le cas de la cage 15. Celle-ci comporte sur sa paroi latérale un ergot 21 qui est maintenu dans une position angulaire déterminée par deux butées à vis 22, 23 butées que l'on peut déplacer en les engageant plus ou moins à l'intérieur des logements filetés 24, 25 fixés sur l'enveloppe 18. En vissant et dévissant ces butées, on peut déplacer l'ergot transversalement par rapport à l'axe de réglage Z₂ et donc faire tourner la cage 15 d'un angle déterminé et la caler dans une position angulaire bien précise. On ajuste ainsi l'angle d'avance comme cela a été décrit plus haut.
De même on peut déplacer la cage 15 le long de l'axe Z₂ de façon à régler la section de sortie de la barre laminée. Des moyens simples de réaliser ce déplacement sont constitués par des butées ajustables.
La figure montre quatre butées comportant des tiges 26, 27, 28, 29 parallèles à l'axe Z₂. Les tiges 27 28 qui sont des vis de pression de longueur réglable, sont montées vissées dans des manchons filetés 31 32 fixés sur un couvercle 34 perpendiculaire à Z₂ et solidaire de l'enveloppe 18. Les tiges 26 29 qui sont des tiges de rappel hydraulique du type tige de vérin sont montées sur des corps 30 33 fixés sur le couvercle 34 perpendiculaire à Z₂ et solidaire de l'enveloppe 18. A l'autre extrémité les deux tiges 26 29 comportent des têtes 35 36 logées dans une rainure annulaire 37, ayant des bords de retenue 39, formée sur la face supérieure 38 de la cage 15. Les deux tiges à vis 27 28 sont en appui direct par leurs extrémités libres 40 41 sur la face 38 tandis que les tiges 26 29 exercent une force de rappel dans le sens opposé.
On comprend qu'en réglant correctement les tiges 26 27 28 29 on peut déplacer axialement la cage 15 et la caler axialement en un point quelconque de l'axe Z₂.
En variante le dispositif de réglage axial à butées tel que décrit peut comporter au lieu de deux vis de pression telles que 27 28 un calage en trois points ou plus au lieu de deux, les tiges de rappel telles que 26 29 étant associées selon les besoins.
On règle axialement chacune des cages 16 17, de la même façon que la cage 15 par des moyens semblables non représentés. On règle ainsi les trois cylindres de laminage 12, 13 et 14 avec le même angle d'avance A par rapport à l'axe de laminage et le même écartement par rapport à cet axe.
L'entraînement en rotation de chaque cylindre est fait par un couple de pignons dentés coniques 42 43 représentés en tirets. Des moyens moteurs non figurés entraînent des arbres moteurs, disposés radialement suivant les axes de réglage, tels que l'arbre 44.
Un bâti 45 maintient l'ensemble en position fixe. Les produits laminés au moyen de ce laminoir circulent à travers celui-ci, en tournant sur eux-mêmes, le long de l'axe de laminage.
A titre d'exemple on peut laminer avec un laminoir tel que celui décrit à la figure 3 équipé de trois cylindres dont le diamètre maximal de la partie utilisée durant le laminage est de 800 mm des tubes dont le diamètre extérieur fini est compris entre 200 et 400 mm sans changement de cylindres.
Avec un montage de cylindres tel que l'angle i soit de 60°, le diamètre fini est obtenu en réglant pour chaque diamètre recherché l'angle d'avance A et la position radiale des cylindres selon leur axe de réglage respectif Z₂, Z₃, Z₄.
Ainsi pour les dimensions citées, l'angle d'avance peut varier de A = 17° pour un diamètre extérieur fini de 219 mm à A = 11° pour un diamètre extérieur fini de 406 mm.
Les gammes de laminage, sur mandrin intérieur, suivantes sont utilisées à titre d'exemple :

1) Ebauche : diamètre (extérieur) -270 mm, épaisseur - 45 mm
- tube fini obtenu : diamètre (extérieur) - 219 mm, épaisseur - 8 mm
- soit un allongement (rapport longueur du tube fini/tube ébauche) de 6.
2) Ebauche : diamètre (extérieur) - 460 mm, épaisseur - 50 mm
- tube fini obtenu : diamètre (extérieur) ― 406 mm, épaisseur - 9,5 mm
- soit un allongement de 5,4.

Les figures 4 et 5 représentent une variante de réalisation du procédé et du dispositif suivant l'invention. Il s'agit d'un laminoir à trois cylindres obliques dont un seul cylindre est représenté. La figure 4 est une vue en élévation et en coupe passant par l'axe de réglage. La figure 5 est une vue de dessus suivant l'axe Z_s Z_a de la figure 4. Comme dans le cas des figures précédentes, le cylindre 46 tourne autour d'un axe de révolution Y₅ Y₆ à l'intérieur d'une cage cylindrique de révolution 47. Cette cage peut tourner autour d'un axe de réglage Z₅ Z₆, ou glisser le long de celui-ci à l'intérieur d'une enveloppe annulaire fixe 48. L'axe Z₅ Z_a est perpendiculaire et coupe l'axe de laminage X₃ X₄. Il coupe également l'axe de révolution Y5 Y6. Comme le montre la figure 4, l'axe de réglage traverse la paroi du cylindre 46 dans sa zone de contact avec le tube 49, en cours de laminage, conformément à l'invention. L'entraînement en rotation du cylindre 46 est fait au moyen d'un couple de pignons coniques dentés 50 51. Le pignon 51 est monté sur l'arbre moteur 52 perpendiculaire à l'axe de réglage Z₅ Z₆, qui est entraîné par un moteur non représenté.
Cet arbre 52, comme le montrent les figures 4 et 5, est monté de façon à s'écarter le moins possible du parallélisme par rapport à l'axe de laminage X₃X₄.
Pour cela l'arbre 52 est disposé par construction à l'intérieur de la cage 47 de façon que, en projection sur le plan de la figure 5, il forme, avec la projection sur ce même plan de l'axe de révolution Y₅ Y_s, un angle B dont la valeur est proche de la valeur moyenne qu'on donne à l'angle A du cylindre 46. Cette disposition permet de relier l'arbre moteur 52 à un moyen moteur dont l'arbre est sensiblement parallèle à l'axe de laminage. Afin cependant de pouvoir régler l'angle d'avance A dans la plage de réglage voulue, on prévoit une ou plusieurs liaisons articulées, telles que des cardans et allonges entre l'arbre 52 et l'arbre du moyen moteur. Une telle liaison est figurée schématiquement en 53. On comprend que si l'angle B a été bien choisi, il suffit de pouvoir écarter l'arbre 52 de l'axe de l'arbre du moyen moteur d'un angle qui n'est pas supérieur à la moitié de l'angle d'avance A maximal. On conserve donc intégralement la possibilité de réglage de A par rotation de la cage 47 autour de l'axe de réglage Z₅ Z₆. Le mouvement de l'arbre 52 est permis par l'échancrure 54 pratiquée dans la cage 47 et son enveloppe 48.
Une telle disposition permet de réaliser un laminoir à trois cylindres comportant des cages entraînées elles-mêmes en rotation autour de l'axe de laminage X₃ X₄ par leurs enveloppes, montées à leur tour en rotation par rapport à un bâti fixe. En donnant aux cages une vitesse de rotation égale et de sens contraire à celle du produit en cours de laminage on peut laminer ce produit sans qu'il tourne par rapport au bâti du laminoir. On facilite ainsi l'introduction et l'extraction des produits qu'on lamine, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas des produits de grandes longueurs. Grâce à un tel montage on peut aussi entraîner chaque cylindre par engrenage planétaire et satellite. Il suffit de prévoir une liaison articulée, par exemple à cardan entre l'arbre porte-satellite et l'arbre d'entraînement de chaque cylindre, tel que l'arbre 52.
Les figures 6 à 10 représentent un autre mode de réalisation d'un laminoir à cylindres obliques suivant l'invention comportant des moyens particuliers de réglage de l'écartement des cylindres par rapport à l'axe de laminage, ainsi que de l'angle d'avance de ces cylindres par rapport à ce même axe.
La figure 6 est une vue schématique d'ensemble, du côté aval, d'un laminoir à trois cylindres obliques suivant l'invention, utilisé pour le laminage d'une ébauche de tube 101. L'axe de laminage X_s est perpendiculaire au plan de la figure. Les trois cylindres 102, 103, 104 sont montés dans des cages porte-cylindre 105, 106, 107 elles-mêmes reliées par des plaques de base 108, 109, 110 au bâti 111 du laminoir. Ce bâti est en deux parties, articulées l'une par rapport à l'autre autour de l'axe X_s perpendiculaire au plan de la figure. Les extrémités 112, 113 de ces deux parties sont maintenues en appui l'une contre l'autre en 114, grâce à un vérin non représenté. En cas d'efforts excessifs pendant le laminage, dépassant la force de serrage du vérin, l'ouverture du bâti permet d'éviter les ruptures de pièces.
Trois vérins 115, 116, 117, à commande hydraulique non représentés, permettent de faire varier l'angle d'avance des cylindres 102, 103, 104 et aussi, de façon conjuguée l'écartement de ces cylindres. Les corps de ces vérins sont articulés sur le bâti 111 en 118, 119, 120. Leurs tiges 121, 122, 123 sont articulées sur des pivots 124, 125, 126 fixés sur des bagues 127, 128, 129 elles-mêmes solidaires respectivement des cages porte-cylindre 105, 106, 107. De cette façon les vérins permettent de faire tourner les axes, tels que Y₇, (voir figure 7) des cylindres, tels que 102, autour de leurs axes de réglage tels que Z7.
La figure 7 est une vue en coupe de la cage porte-cylindre 105, suivant un plan passant par l'axe de laminage X₅ et par l'axe de réglage Z₇ qui sont, suivant l'invention concourants et perpendiculaires. L'axe Y₇ du cylindre 102 intersecte en (M) l'axe de réglage sous un angle a d'environ 30°. Cet axe Y₇ est représenté dans le plan de la figure 7. Son inclinaison par rapport à l'axe de laminage X₅ est dans cette condition d'environ 60°, l'angle d'avance étant alors nul. Le cylindre 102 est calé en rotation par rapport à l'arbre porte-cylindre 130, de révolution, au moyen de la tige à extrémité filetée 131 qui est vissée dans le logement fileté 132 du cylindre 102. Une ouverture 133 est ménagée dans le bâti 111 pour le vissage ou le dévissage de la tige 131.
L'arbre porte-cylindre 130 est monté en rotation autour de Y₇ au moyen de roulements 134, 135, 177 prenant appui sur la cage porte-cylindre 105. Ces roulements sont conçus, de façon connue, pour supporter les efforts de laminage. L'arbre porte-cylindre 130 comporte une couronne à denture conique 136, calée en rotation sur lui, sur laquelle engrène un pignon conique 137 monté sur un arbre (138). Cette disposition est analogue à celle représentée à la figure 4.
Dans le cas de la présente figure 7 l'axe X₇ de l'arbre 138 est dans le plan de la figure. Dans les conditions de laminage cet axe fait avec le plan de la figure un angle qui correspond à l'angle d'avance. De façon connue l'arbre 138 est relié à un arbre moteur, non représenté, par une ou plusieurs liaisons articulées, telles que des cardans, qui ne sont pas non plus représentées.
La cage porte-cylindre 105 comporte une zone annulaire 139, d'axe Z₇, munie d'un filetage mâle 140. Ce filetage comporte moins de trois filets et son pas est calculé de façon à réaliser une relation déterminée entre la variation d'angle d'avance et la variation conjuguée de l'écartement des cylindres, par rapport à l'axe de laminage X₅ qu'on veut obtenir. Cette relation est principalement fonction des dimensions des ébauches de tubes, des caractéristiques mécaniques du métal, dans les conditions de laminage, et des taux de réduction qu'on se propose de réaliser.
Un anneau écrou 141 est muni d'un filetage femelle 142 en prise avec le filetage mâle 140 lequel constitue la vis de cet ensemble vis/écrou. L'anneau 141 est monté libre en rotation sur un palier 143 qui comporte également une bague de centrage et de retenue 144 qui assure le centrage de l'anneau 141 par rapport à l'axe Z₇ et le maintient en appui contre la plaque de base 108.
L'anneau écrou 141 comporte une couronne dentée 145, sur laquelle engrène un pignon denté 146 monté sur un axe 147 qui traverse le bâti 111 et est entraîné en rotation par un premier moyen moteur tel qu'un moteur hydraulique représenté en 176 (voir figures 9 et 10). Cette disposition est un premier moyen de réglage indépendant de l'écartement du cylindre 102 par rapport à l'axe de laminage X₅. En effet pour une position angulaire donnée de la cage porte-cylindre 105 autour de l'axe de réglage, correspondant à un angle d'avance déterminé, la rotation de l'anneau écrou 141 dans un sens ou dans l'autre provoque un déplacement de la cage porte-cylindre 105 le long de l'axe de réglage et donc une variation de l'écartement du cylindre 102 par rapport à l'axe de laminage X₅. On peut, de façon connue, entraîner l'anneau écrou 141 par le premier moyen moteur de façon indépendante, ou conjuguée avec l'entraînement des deux autres anneaux écrou 149, 150 qui déplacent chacune des deux autres cages porte-cylindre 106, 107.
La plaque de base 108 est fixée par des moyens connus, tels que des vis non représentées, au bâti 111. La bague 127, montée de révolution par rapport à l'axe Z₇ est calée en rotation sur la cage porte-cylindre 105 et entoure l'ensemble vis/écrou 140,141.
Elle comporte un pivot de commande 124 d'axe X₈ parallèle à Z₇ sur lequel s'articule en rotation l'extrémité de la tige 121 du vérin 115 représenté figure 6.
L'entraînement en rotation de la bague 127 autour de l'axe Z₇ permet un réglage conjugué de l'angle d'avance et de l'écartement du cylindre 102 par rapport à l'axe de laminage X_s l'anneau écrou 141 étant calé en rotation par un moyen connu. Ainsi dans le cas de la figure 7 une rotation de la bague 127, vue suivant F1, dans le sens des aiguilles d'une montre, rapproche le cylindre 102 de l'axe X₅ dans le cas d'un système vis écrou ayant un pas à droite et fait croître l'angle d'avance, initialement égal à zéro.
Les articulations des tiges de vérin 121, 122, 123 autour des pivots de commande 124, 125, 126 et celles 118, 119, 120 des corps de vérins 115, 116, 117 sur le bâti 111 sont conçues pour permettre, de façon connue, le déplacement des pivots 124, 125, 126 parallèlement à l'axe Z₇ dans les limites de réglage de l'écartement des cylindres par rapport à l'axe X₅.
Les trois pivots de synchronisation 151, 152, 153, diamétralement opposés aux trois pivots de commande, permettent de synchroniser de façon rigoureuse l'action des trois vérins 115, 116, 117. La figure 8 montre les moyens de synchronisation mis en oeuvre dans le cas du présent laminoir. Deux leviers coudés à 120° 154, 155 sont articulés chacun autour d'un pivot 156, 157 fixé sur le bâti 111 et d'axe parallèle à X₅. L'axe de chacun de ces pivots intersecte une bissectrice de l'angle de 120° formé par deux droites de réglage. Les déplacements angulaires de ces leviers 154, 155 sont synchronisés par une biellette 158 articulée en 159, 160 aux extrémités des bras 161, 162 de ces leviers. Les axes des points d'articulation 156, 159, 160, 157 sont parallèles à l'axe de laminage X₅ et forment les sommets d'un parallélogramme déformable. Chacun des trois pivots de synchronisation 151, 152, 153 est relié à un bras d'un des deux leviers 154, 155 par une biellette identique 163, 164, 165 aux points d'articulation 166, 167, 168. Afin d'annuler le jeu entre les filetages 140 et 142 et de mettre ainsi en appui chaque cage porte-cylindre, telle que 105, contre le bâti 111, un moyen de précontrainte tel que 169 permet d'exercer une traction sur chaque cage suivant l'axe de réglage Z₇ en direction du bâti 111. Ce dispositif comporte une tige de traction 170 d'axe Z₇, vissée sur le sommet de la cage porte-cylindre (105). Cette tige traverse un vérin dont le corps 171 est solidaire du bâti 111. Un piston annulaire 172 coulisse dans le corps 171 et exerce une poussée sur la collerette 173, par l'intermédiaire du roulement annulaire 174, lorsqu'un fluide sous pression est introduit dans la chambre annulaire 175 par une canalisation non représentée. La collerette 173 est solidaire de la tige 170.
Un tel laminoir présente l'avantage d'une très grande compacité alliée à une grande robustesse et une grande rigidité. Cela résulte de l'utilisation d'un ensemble vis/écrou, monté à la périphérie de chaque cage porte-cylindre qui réduit au minimum l'encombrement radial.

Claims

1. Laminoir à cylindres obliques permettant l'obtention de barres ou tubes métalliques de révolution, comportant au moins trois cylindres (102, 103, 104) répartis autour de l'axe de laminage (X_o-X1, X5), chaque cylindre ayant un profil de révolution de section généralement décroissante, du moins dans la partie assurant la réduction de diamètre extérieur du produit à laminer, depuis le côté d'entrée de celui-ci jusqu'à son côté de sortie et étant monté en porte à faux à une extrémité d'un arbre de révolution (10, 130) relié par un moyen de transmission (10, 8, 9, 11) à un moyen d'entraînement en rotation, cet arbre de révolution étant supporté par des paliers (4, 134) montés à l'intérieur d'une cage porte-cylindre (3, 105), elle-même montée en rotation autour d'un axe de réglage (Z_O-Z_l-Z₇) qui coupe l'axe de révolution du cylindre en formant avec celui-ci un angle (i, a) de 20° à 70°, traverse la surface du cylindre dans la zone de contact avec le produit (5) en cours de laminage et coupe à angle droit l'axe de laminage, un premier moyen de réglage permettant de régler l'écartement de chaque cylindre par rapport à l'axe de laminage en déplaçant la cage porte-cylindre le long de l'axe de réglage caractérisé en ce que ce premier moyen de réglage comprend un ensemble vis/écrou (140, 141) axé sur l'axe de réglage (2₇) dont l'un des deux composants, de préférence la vis (140), est disposé à la périphérie de la cage porte-cylindre (105) et solidaire de celle-ci, l'autre composant étant monté libre en rotation sur un palier (143) fixe par rapport au bâti (111) du laminoir, un moyen d'entraînement en rotation (176) permettant de faire tourner le composant libre en rotation (141), par rapport à celui qui est solidaire de la cage porte-cylindre, autour de l'axe de réglage, d'une quantité déterminée pour déplacer la cage porte-cylindre de la longueur voulue le long de l'axe de réglage.

2. Laminoir suivant revendication 1 caractérisé en ce que le composant libre en rotation (141) de l'ensemble vis/écrou comporte une couronne dentée (145) qui peut être entraînée en rotation par un premier moyen moteur (176) qui actionne un pignon denté (146) qui engrène sur cette couronne.

3. Laminoir suivant revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la vis (140) de l'ensemble vis/écrou est constitué par un filetage réalisé à la périphérie de la cage porte-cylindre, l'écrou (141) étant une couronne-écrou montée en rotation sur un palier (143) relié de façon fixe au bâti du laminoir.

4. Laminoir suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte, au niveau de chaque porte-cylindre, un deuxième moyen de réglage qui comprend un moyen d'entraînement en rotation (124, 125, 126) de la cage porte-cylindre autour de l'axe de réglage sous l'action d'un deuxième moyen moteur (115, 116, 117) permettant d'orienter la cage porte-cylindre de façon à donner au cylindre l'angle d'avance (A) voulu par rapport à l'axe de laminage.

5. Laminoir suivant revendication 4 caractérisé en ce que l'intervalle de réglage de l'angle d'avance (A) est compris entre 3 et 30°.

6. Laminoir suivant revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que un moyen de calage peut permettre d'empêcher la rotation du composant libre en rotation (141) de l'ensemble vis/écrou pendant l'entraînement en rotation de la cage porte-cylindre (105) autour de l'axe de réglage (Z7).

7. Laminoir suivant l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que le moyen d'entraînement en rotation de chaque cage porte-cylindre est un pivot de commande (124, 125, 126), disposé à la périphérie de cette cage porte-cylindre, sur lequel s'articule une tige actionnée par le deuxième moyen moteur (115, 116, 117).

8. Laminoir suivant l'une des revendications 4 à 7 caractérisé en ce. que le deuxième moyen moteur est un vérin.

9. Laminoir suivant l'une des revendications 4 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de synchronisation (151, 152, 153), des déplacements angulaires des cages porte-cylindre, de façon à imposer à chaque instant à leurs cylindres un même angle d'avance par rapport à l'axe de laminage.

10. Laminoir suivant l'une des revendications 4 à 9 caractérisé en ce qu'il comporte au niveau de chaque cage porte-cylindre un moyen de précontrainte (169) qui exerce un effort de traction sur la cage porte-cylindre en direction du bâti.

11. Laminoir suivant l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'un couple de pignons coniques (136, 137) assure la transmission du mouvement d'un arbre moteur à l'arbre sur lequel est monté chaque cylindre du laminoir.

12. Laminoir suivant revendication 11 caractérisé en ce que l'arbre moteur (11) de chaque cylindre est monté radialement par rapport à l'axe de laminage (XO-X1).

13. Laminoir suivant revendication 11 caractérisé en ce que l'arbre moteur (138) de chaque cylindre est perpendiculaire à l'axe de réglage.

14. Laminoir suivant revendication 13 caractérisé en ce que l'arbre moteur est relié au moyen moteur par une articulation flexible, telle qu'une articulation à cardan (53).

15. Procédé de laminage d'une ébauche tubulaire caractérisé en ce que on met en oeuvre un laminoir suivant l'une des revendications 1 à 14 et en ce que on effectue, au cours du laminage de l'ébauche, un réglage conjugué de l'angle d'avance et de l'écartement des cylindres, en agissant uniquement sur le deuxième moyen de réglage, le composant mobile de l'ensemble vis/écrou étant calé en rotation.

16. Procédé suivant revendication 15 caractérisé en ce que le réglage conjugué est effectué au voisinage de l'extrémité arrière de l'ébauche, de façon à accroître l'écartement des cylindres et à réduire l'angle d'avance.