EP0276614B1 - Cylindres actifs de cage de planage - Google Patents

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EP0276614B1
EP0276614B1 EP87402981A EP87402981A EP0276614B1 EP 0276614 B1 EP0276614 B1 EP 0276614B1 EP 87402981 A EP87402981 A EP 87402981A EP 87402981 A EP87402981 A EP 87402981A EP 0276614 B1 EP0276614 B1 EP 0276614B1
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roll
cylinders
cylinder
strip
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René Paulhac
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/05—Stretching combined with rolling

Definitions

  • the present invention relates to the field of sheet metal fabrication and, more particularly, leveling cages of the imposed elongation type.
  • Figure 1 schematically represents a leveling cage and its environment
  • Figures 2 and 3 show two modes of support for active cylinders.
  • a usual planing cage is represented in FIG. 1. It conventionally comprises tensioning blocks input 2 and output 3, comprising a number of rollers 2.1 and 3.1, intended to maintain in tension a strip 4 and to impose an elongation thereon. by appropriate means, and a leveling cage proper 1, which is located between the tensioning blocks and which can also be associated with other equipment which precedes it and which has a different function, for example a rolling cage known as a skinpass cage performing a slight elongation.
  • the leveling cage 1 proper consists in general of two or four active leveling cylinders 1.1 on which the strip 4 which travels in a direction perpendicular to the axes of the cylinders, is subjected to tensile-bending deformations in the elastoplastic domain.
  • Each of the active cylinders 1.1, 1.2 or 1.3 ( Figures 1 and 2) is generally placed either on two rollers called intermediate needles 1.5 ( Figure 2) which rest on three rows 1.6 of support rollers, either directly on two rows of support rollers 1.7 (figure 3), all combinations being possible. Special stops are fitted to the ends of the cylinders to allow them to operate in good conditions.
  • the whole of the active cylinder and its support rollers is called "leveling equipment”.
  • the leveling device (s) may be followed by devices intended to correct a transverse camber of the so-called "tile" strip or a longitudinal camber; the active cylinders of these crews are said to be: anti-tile cylinder 1.2 and defogger cylinder 1.3, the latter two functions being sometimes confused.
  • Deflector rollers 1,4, 2.4 and 3.4 can be located at different places in the machine with different arrangements to force the strip 4 to follow a particular path during its passage through the machine or to perform other functions.
  • the positions of the leveling cylinders 1.1, anti-tile 1.2 and de-planer 1.3 are adjustable.
  • the strip lengthens during its passage on these cylinders, the tangential speed of the rollers 3.1 of the output block 3 is greater than that of those 2.1 of the input block 2.
  • the flatness defects of the strip 4 are corrected, that -this having been deformed in the plastic field by imposing it to lie down and to partially match the shape of the cylinders, which gives it the shape of a developable surface, each of the active cylinders 1.1, 1.2 and 1.3 ensuring its proper role.
  • the leveling cylinders 1.1, the anti-tile cylinder 1.2 and the planer 1.3 when there have one, are generally made of special steels and undergo a special treatment. They are rectified and finished in special conditions so as to give them a very good geometry from the point of view of concentricity and circularity. This is particularly necessary to obtain a good surface appearance for relatively delicate products such as, for example, tinplate, aluminum alloys, stainless steels, copper ....
  • the active cylinders inevitably wear out and, in particular, particles of metal and oxides sometimes stick to their outer surface which gradually becomes dirty.
  • the object of the invention is a new embodiment of the active cylinders making it possible both to improve their surface quality and to reduce the frequency and the cost of maintenance operations.
  • At least some of the active cylinders in special steel of the leveling cage are replaced by cylinders consisting of a steel rod coated with a ceramic layer having simultaneously high hardness and low wettability with respect to fluids.
  • this new structure of the cylinders for leveling cage makes it possible not only to improve their resistance to wear and to increase their hardness, but also to reduce the adhesion to the cylinder of the fluids of cleaning and / or residues that may be provided by the strip, coming from operations prior to leveling. In this way, the risk of encrustation of particles stuck on the external surface of the cylinder is considerably reduced.
  • the ceramic layer is made of an alumina oxide or similar material.
  • the invention is therefore based on the idea that to reduce the risk of encrustation of hard particles, it was not enough to simply increase the hardness of the cylinders, but that it was more judicious to try first to avoid sticking of particles on the cylinder surface by an appropriate choice of the material constituting it.
  • Document EP-A-0123490 describes the use of a cylinder consisting of a rigid steel rod coated with a ceramic layer, as an active cylinder in a rolling installation.
  • Document DE-A-2449873 also proposes covering the parts subjected to wear with wire straightening cages with ceramic. However, these are still parts of reduced dimensions and their hollow shape, to adapt to the section of the wire, makes it possible to insert them into a support. On the other hand, it was feared that a ceramic coating was too fragile to cover a small diameter cylinder, especially for metalworking.
  • the composition of the ceramic must be chosen to ensure adhesion to the support rod and the desired degree of hardness, but it is known that there is a large choice in industrial ceramic compositions and that some may have a hardness at least equal, if not greater, than that obtained by an appropriate surface treatment of the part.
  • the remnants of fluids or droplets which can be deposited on the cylinder concentrate and very easily detach from the cylinder rotating at high speed.
  • particles of metal, strip coating or oxide, projected or deposited are also removed by the rotation of the cylinder without sticking to it, which greatly reduces the risk of '' encrustation of residue particles on the surface of the roller which is less often necessary to ensure cleaning, which results in comparison with conventional installations an improvement in the efficiency of the installation.
  • the coating support rod constituting the axis of the cylinder does not need to be made of high performance steel and is therefore less expensive, even with increased mechanical strength, the ceramic having excellent resistance properties. crushing and impact.
  • the cost of producing such a cylinder can thus be lower or, in any case, remain of the same order as the cost of a cylinder made entirely of special steel with a surface treatment, especially since the replacement of the ceramic layer is possible.

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Description

  • La présente invention concerne le domaine de la fabrication de tôles et, plus particulièrement, les cages de planage du type à allongement imposé.
  • Pour bien comprendre l'invention, il semble util d'en décrire l'environnement en relation avec les dessins joints sur lesquels:
       Figure 1 représente schématiquement une cage de planage et son environnement et
       Figures 2 et 3 représentent deux modes de support de cylindres actifs.
  • Une cage de planage usuelle est représentée en figure 1. Elle comprend classiquement des blocs tensionneurs d'entrée 2 et de sortie 3, comportant un certain nombre de rouleaux 2.1 et 3.1, destinés à maintenir en tension une bande 4 et à lui imposer un allongement par des moyens appropriés, et une cage de planage proprement dite 1, qui se situe entre les blocs tensionneurs et qui peut aussi être associée à un autre équipement qui la précède et qui a une fonction différente, par exemple une cage de laminage dite cage skinpass effectuant un faible allongement.
  • La cage de planage 1 proprement dite est constituée en général de deux ou quatre cylindres actifs de planage 1.1 sur lesquels la bande 4 qui défile suivant une direction perpendiculaire aux axes des cylindres, est soumise à des déformations de traction-flexion dans le domaine élastoplastique.
  • Chacun des cylindres actifs 1.1, 1.2 ou 1.3 (figures 1 et 2) est en général posé soit sur deux rouleaux dits aiguilles intermédiaires 1.5 (figure 2) qui reposent sur trois rangées 1.6 de rouleaux d'appui, soit directement sur deux rangées de rouleaux d'appui 1.7 (figure 3), toutes les combinaisons étant possibles. Des butées spéciales équipent les extrémités des cylindres pour leur permettre de fonctionner dans de bonnes conditions. On appelle "équipage de planage" l'ensemble du cylindre actif et de ses rouleaux d'appui.
  • Le ou les équipages de planage peuvent être suivis de dispositifs destinés à corriger une cambrure transversale de la bande dite "tuile" ou une cambrure longitudinale; les cylindres actifs de ces équipages sont dits: cylindre anti-tuile 1.2 et cylindre décambreur 1.3, ces deux dernières fonctions étant parfois confondues.
  • Des rouleaux déflecteurs 1,4, 2.4 et 3.4 peuvent être situés à différents endroits dans la machine avec des dispostions différentes pour imposer à la bande 4 de suivre une trajectoire particulière lors de son passage dans la machine ou assurer d'autres fonctions.
  • Les positions des cylindres de planage 1.1, anti-tuile 1.2 et décambreur 1.3 sont réglables. La bande s'allonge lors de son passage sur ces cylindres, la vitesse tangentielle des rouleaux 3.1 du bloc de sortie 3 est supérieure à celle de ceux 2.1 du bloc d'entrée 2. Les défauts de planéité de la bande 4 sont corrigés, celle-ci ayant été déformée dans le domaine plastique en lui imposant de s'allonger et d'épouser en partie la forme des cylindres, ce qui lui donne la forme d'une surface développable, chacun des cylindres actifs 1.1, 1.2 et 1.3 assurant son rôle propre.
  • Les cylindres de planage 1.1, le cylindre anti-tuile 1.2 et décambreur 1.3, quand il y en a un, sont en général réalisés dans des aciers spéciaux et subissent un traitement particulier. Ils sont rectifiés et finis dans des conditions spéciales de manière à leur donner une très bonne géométrie du point de vue concentricité et circularité. Ceci est particulièrement nécessaire pour obtenir un bon aspect de surface pour des produits relativement délicats tels que, par exemple, le fer blanc, les alliages d'aluminium, les aciers inoxydables, le cuivre.... .
  • Les cylindres actifs s'usent inévitablement et, en particulier, des particules de métal et d'oxydes se collent parfois sur leur surface extérieure qui s'encrasse progressivement.
  • On essaye donc de détacher les particules par des moyens adéquats, par exemple en aspergeant légèrement les cylindres par des produits nettoyants, mais on ne peut éviter complètement que des particules restent collées sur la surface extérieure du cylindre actif et s'y incrustent sous la pression de la tôle et des rouleaux d'appui.
  • Pour améliorer la qualité des cylindres actifs, on a aussi cherché à augmenter leur dureté en les réalisant en aciers très spéciaux ou bien en leur faisant subir un traitement de surface approprié qui en augmente le coût.
  • Un mode de réalisation moins onéreux est proposé par le brevet FR-A-2498492, de la même Société, dans lequel le revêtement résistant à l'usure est constitué par des bagues en acier au manganèse préalablement moletées et emmanchées à chaud.
  • Si l'on améliore ainsi la résistance à l'abrasion, on ne peut, cependant, éviter une détérioration progressive de la géométrie et de l'état de surface des cylindres, ce qui nécessite un entretien périodique et coûteux.
  • L'invention a pour object un nouveau mode de réalisation des cylindres actifs permettant à la fois d'améliorer leur qualité de surface et de diminuer la périodicité et le coût des opérations d'entretien.
  • Dans ce but, on remplace au moins certains des cylindres actifs en acier spécial de la cage de planage par des cylindres constitués d'une tige en acier revêtue d'une couche de céramique présentant simultanément une grande dureté et une faible mouillabilité à l'égard des fluides.
  • Selon une caractéristique essentielle de l'invention, cette nouvelle structure des cylindres pour cage de planage permet non seulement d'améliorer leur résistance à l'usure et d'accroître leur dureté, mais également de réduire l'adhérence sur le cylindre des fluides de nettoyage et/ou des résidus pouvant être apportés par la bande, venant d'opérations antérieures au planage. De la sorte, on diminue sensiblement le risque d'incrustation de particules collées sur la surface externe du cylindre.
  • Normalement, la couche de céramique est réalisée en un oxyde d'alumine ou matériau similaire.
  • L'invention repose donc sur l'idée que pour diminuer le risque d'incrustation des particules dures, il ne fallait pas se contenter d'auggmenter la dureté des cylindres, mais qu'il était plus judicieux d'essayer d'abord d'éviter le collage des particules sur la surface du cylindre par un choix approprié de la matière constituant celle-ci.
  • En effet, s'il avait semblé assez naturel, jusqu'à présent, de réaliser en métal des cylindres destinés à déformer du métal, il existe cependant d'autres produits très durs et on a pensé qu'il serait peut-être possible d'utiliser des céramiques industrielles connues pour leurs propriétés de résistance à l'usure et aux hautes températures.
  • Cependant de telles céramiques sont assez coûteuses et, jusqu'à présent, on les utilisait surtout, dans le domaine mécanique, pour réaliser des revêtements de protection sur des pièces de dimensions assez réduites ou sur des parties de celles-ci soumises à une usure ou à des températures élevées comme, par exemple, des joints d'étanchéité ou des têtes de soupape.
  • Le document EP-A- 0123490 decrit l'utilisation d'un cylindre constitué d'une tige rigide en acier revêtue d'une couche en céramique, comme cylindre actif dans une installation de laminage.
  • Le document DE-A-2449873 propose également de recouvrir de céramique les parties soumises à l'usure de cages de redressage de fils. Cependant, il s'agit encore de pièces de dimensions réduites et leur forme creuse, pour s'adapter à la section du fil, permet de les insérer dans un support. En revanche, on pouvait craindre qu'un revêtement de céramique soit trop fragile pour recouvrir un cylindre de faible diamètre, surtout pour le travail du métal.
  • La société déposante a cependant pensé que, même pour une telle application, les avantages apportés par l'utilisation d'une céramique, en particulier la grande dureté et l'excellent état de surface d'un tel revêtement, justifiaient de mener des études dans ce sens et celles-ci ont montré que, contreirement à ce que l'on pouvait craindre, il était possible de réaliser des cylindres constitués d'une tige en acier recouverte d'un revêtement céramique très résistant et ayant un très faible diamètre par rapport à leur longueur, par exemple un diamètre de un à quelques centimètres seulement pour une longueur allant jusqu'à un ou deux mètres et d'utiliser de tels cylindres sans risque notable de cassure pour constituer le cylindre de travail en contact avec le métal dans une cage de planage.
  • Bien entendu, la composition de la céramique doit êre choisie pour assurer l'adhérence sur la tige de support et le degré de dureté souhaîtable, mais on sait qu'il existe un grande choix dans les compositions céramiques industrielles et que certaines peuvent présenter une dureté au moins égale, sinon supérieure, à celle que l'on obtient par un traitement de surface approprié de la pièce.
  • Mais on a, en outre, constaté qu'en plus de la dureté nécessaire, il était possible de trouver des compositions de céramique présentant l'avantage supplémentaire d'une très faible mouillabilité à l'égard des fluides.
  • Il en résulte que les restes de fluides ou les gouttelettes qui peuvent se déposer sur le cylindre se concentrent et se détachent très facilement du cylindre tournant à grande vitesse. Le cylindre n'étant pas mouillé, les particules de métal, de revêtement de bande ou d'oxyde, projetées ou déposées, sont également évacuées par la rotation du cylindre sans se coller sur ce dernier, ce qui permet de diminuer grandement le risque d'incrustation des particules de résidus sur la surface du rouleau dont il est moins souvent nécessaire d'assurer le nettoyage, ce que entraîne par rapport aux installations classiques une amélioration du rendement de l'installation.
  • Par ailleurs, la tige de support du revêtement constituant l'axe du cylindre n'a pas besoin d'être en acier à hautes performances et est donc moins onéreuse, même avec une résistance mécanique accrue, la céramique présentant d'excellentes propriétés de résistance à l'écrasement et aux chocs. Le coût de réalisation d'un tel cylindre peut ainsi être inférieur ou, en tout cas, rester du même ordre que le coût d'un cylindre réalisée en totalité en acier spécial avec un traitement de surface, d'autant plus que le remplacement de la couche de céramique est possible. En tout état de cause, même si un tel revêtement se révélait plus coûteux que les solutions prévues jusqu'à présent pour augmenter la dureté, comptetenu du fait que les arrêts pour nettoyage sont beaucoup moins fréquents et que, grâce à une meilleure résistance, la durée de vie ces cylindres est augmentée, l'invention présente sur le fonctionnement d'ensemble de la planeuse, un intérêt économique important, le coût de réalisation du revêtement devenant négligeable devant l'économie réalisée sur le coût général d'exploitation de l'installation.

Claims (2)

  1. Utilisation d'un cylindre constitué d'une tige rigide en acier revêtue d'une couche en céramique, comme cylindre actif (1.1, 1.2, 1.3) dans une installation (1) de planage par traction-flexion d'une bande métallique devant présenter un bon aspect de surface, telle que fer blanc, alliages d' aluminium, acier inoxydable, cuivre, et pouvant apporter avec elle des gouttelettes de fluides et des résidus,
       ledit cylindre actif ayant un diamètre allant de un à quelques centimètres pour une longueur comprise entre un et deux mètres,
       et ladite céramique ayant une composition choisie en fonction des caractéristiques recherchées et de la nature des fluides, pour présenter non seulement une dureté suffisante, mais également une très faible mouillabilité à l' égard des fluides de façon à éviter le collage sur le cylindre de particules de métal, de revêtement de bande ou d'oxyde.
  2. Utilisation d'un cylindre selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite couche de céramique est à base d'oxyde d' alumine.
EP87402981A 1986-12-31 1987-12-23 Cylindres actifs de cage de planage Expired - Lifetime EP0276614B1 (fr)

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EP0276614B1 true EP0276614B1 (fr) 1991-05-22

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FR2608946A1 (fr) 1988-07-01
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