EP0730918B1 - Procédé et dispositif de planage de produits plats métalliques, tels que bandes, toles ou feuilles - Google Patents
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- EP0730918B1 EP0730918B1 EP96400488A EP96400488A EP0730918B1 EP 0730918 B1 EP0730918 B1 EP 0730918B1 EP 96400488 A EP96400488 A EP 96400488A EP 96400488 A EP96400488 A EP 96400488A EP 0730918 B1 EP0730918 B1 EP 0730918B1
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- 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
- B21D1/02—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling by rollers
Definitions
- the present invention relates to a method and a device for leveling flat products such as strips, metal sheets or sheets, especially of steel, that one will designate thereafter generally under the name of sheet metal, according to the preamble of claims 1 and 3.
- Document FR-A-2 334 440 describes a process according to the preamble of claim 1 with the exception of the characteristic relating to the use of adjustable yield compensation means independently from one roll to another.
- Leveling devices are used in order to remove flatness defects sheets after hot or cold rolling. Indeed, for example after the hot rolling phases (in a cage reversible quarto for sheets or in the finishing train for bands), cooling and packaging, laminated products may have non-developable flatness defects, such as defects called long edges or long center, or developable flatness defects, such as defects hanger or tile. These geometric defects affect visibly the rolled products.
- the aim of the planing operation is to remove these defects, developable and non-developable, and ensure stability of the sheet after cutting, by removing or at least minimizing constraints internal.
- the principle of leveling by a leveler of the type concerned with the invention is to submit the sheet in scrolling through a succession of alternating flexions, including the amplitude decreases gradually at the end of the operation.
- this succession of bending is ensured during the passage of the sheet between leveling rollers staggered and being nested into each other so as to cause said alternating bending, this nesting reducing, in the direction of movement of the sheet, to produce the so-called progressive decrease in amplitude inflections.
- the strong bends to which the sheet is subjected at the entry of the leveler are required to allow sufficiently laminate the material to remove basically the initial geometry faults not developable.
- the deformations of alternating bending, combined with the pulling effect caused by the sheet metal drive are sufficiently important, there is plasticization of all fibers of material over the entire width of the sheet.
- these large deformations generally create a distribution non-homogeneous internal longitudinal stresses (leading to the defect called hanger) and transverse (defect called tile) in the thickness of the sheet.
- this plasticization is more or less important according to the initial geometry faults.
- this distribution heterogeneous constraints must be removed, and the intensity of the constraints must be reduced, in a next phase, which is practically achieved by the succession of flexions of decreasing amplitude towards the exit from the dresser.
- a leveling is really effective when the sheet obtained is perfectly flat before cutting, and the rest after any cutting, which can only result of a gradient of residual internal stresses after the lowest possible leveling. Only a deformation homogeneous sheet over its width provides these lowest residual stress gradients possible.
- the levelers currently known feature generally, in addition to conventional means for adjusting position of the leveling rollers located on both sides of the sheet metal trajectory, yielding compensation, or counter-bending systems, adjustable to prevent bending of the rollers gliders under the effect of the efforts to which they are submitted during planing.
- support rollers 9 are placed on a support frame 7 and held in contact with the leveling rollers 5. These are thus supported by the so-called support pebbles, which limit the flexural deformations of the rollers.
- the glider rollers are fitted swiveling in bearings (not shown in the Figure 1) linked to a frame 3 of each box spring of the leveler (upper bed base 1, lower bed base 2). At minus one of these bases, being adjustable in position, adjusts the spacing of the two sets of rollers gliders 5, while, in each box spring, the rollers of support 9 are linked to the support frame 7, which makes it same part of the box spring, and can only be more or less pressed against the leveling rollers to avoid the deformations of these.
- a typical system of counter-bending adjustment consists of a set of bias wedges 11 placed between the bed base and the chassis of the support rollers; the relative horizontal displacement of said bias wedges, controlled by a motor 13, leads to press more or less strongly all of the rollers support 9 against the leveling rollers 5 and thus limit the deformation of the latter under the effort of bending of the sheet.
- Other means of adjusting the against bending such as cylinders, are also known and used to act on the support rollers to ensure offset compensation on all glider rollers a box spring, upper or lower, or both box springs.
- the present invention aims to solve the problems mentioned above and aims in particular to allow the manufacture and supply of sheets with the smallest flatness defects possible, especially less than 3 mm / m, and do not presenting no risk of occurrence of such defects after delivery to the user, when the latter proceeds to their cutting.
- the object of the invention is a leveling process for flat metal products such as as sheets, sheets or strips with the features of claim 1.
- the inventors discovered, as a result in-depth studies of the leveling process carried out in levelers according to the prior art, that the flatness defects that may remain after the operation leveling results in particular from deformation rate different between the different longitudinal fibers of the produced during successive alternate bending to which it is subjected by the leveling rollers.
- These differences in treatment of the material of the sheet metal across its width cause even when the product seems to plane out of glider, large gradients transverse internal constraints, which manifest themselves later, for example after cutting the sheet, by deformations of the blanks from the sheet, strip or planed sheet.
- a first cause appeared in existence, in sheet metal laminated before planing, fiber defects, of the type "long edges" or "long center". These faults are not developable, are in principle corrected during first alternate bending performed by the first rollers of the leveler, which must lead to plastic deformations of the material. Due to faults of aforementioned fibers, these deformations do not produce however not the same effect on all fibers, the longest fibers being less plasticized than the shorter fibers, and this results in the appearance of internal stress gradients already mentioned.
- the alternately flexion of amplitude gradually decreasing then applied to the product by the Glider rollers located downstream are in principle intended to homogenize the state of internal stresses and reduce their intensity.
- the curves J1, J5 and J2, J6 correspond to the deformations measured in ⁇ m / m by the gauges placed towards the banks
- the curves J3, J4 correspond to the deformations measured by the gauges located in the center of the sheet.
- Each peak 21, 23 of different curves corresponds to the passage of the area of sheet fitted with gauges on a leveling roller (respectively 51, 53), as shown diagrammatically in Figure 2, the difference in abscissa between peaks successive corresponding to the distance between the planes vertical axes of two successive rollers.
- the pics directed downwards correspond to the gauges located on the face of the sheet in contact with the leveling roller concerned, subjected to compression deformation, and the peaks directed upwards correspond to the gauges located on the other side, subject to elongation.
- the known leveling methods involved a ceding compensation setting identical for all rollers; gold like efforts suffered by the rollers located downstream are less than those suffered by the input rollers due to the least deformations imposed on the product, their own yielding is also less.
- the yield compensation is identical, in terms of displacement of the support rollers, for all the rollers, this results in either significant yielding, and so excessive deflection, input rollers, in the case of optimal compensation on the rollers output, i.e. excessive counter-bending of the rollers output, in the case of optimal compensation on the input rollers.
- the process according to the invention makes it possible to adjust the yield compensation for each roll, and therefore ensures the air gap optimal for each pair of rollers, whatever its position in the leveler, and therefore to submit the produced at substantially identical deformations on all its width.
- the invention also relates to a device for leveling of flat metal products, allowing the setting using the method described above, this device being defined in claim 3.
- the means of offset compensation include support rollers so-called gliding rollers, pressure means for apply the said rollers to the said rollers, and adjustment means, independent for each roller, of the pressure exerted by said rollers on the rollers.
- each roll Preferably, several sets of rollers are distributed along the length of each roll, each of these assemblies having means for adjusting the independent pressure.
- FIGS 5 and 6 illustrate a mode of realization of the leveler according to the invention. Only the upper box spring 1 has been shown, the box spring lower being carried out in a similar manner.
- planer rollers 51 are mounted in rotation in bearings 61 linked to the frame 63 of the bed base.
- Each roll is provided with compensation means ceding, consisting of several sets 65 of rollers support, distributed along the length of the rollers. The number of these sets depends on the length of rollers. Preferably, a set of rollers of support is located in the middle of the roller, and another together towards each of its ends. Others roller assemblies can be placed in positions intermediate when the rollers are long, for the leveling of sheets or large sheets.
- Each set includes two support rollers 67 whose axes are offset on either side of the plane vertical passing through the axis of the roller 51, so as to support this one in the vertical direction, and also to prevent displacement or bending in a plane horizontal.Each pair of rollers 67 is mounted on a support 69, guided vertically in translation on the box spring 1.
- a jack 71 is placed between the box spring and each support 69 of rollers, for pressing said rollers 67 against roller 51.
- all the rollers are mounted on a same bed base, and the adjustment of the spacing between the upper rollers and the lower rollers is performed simultaneously for all rollers by adjusting the relative position of the lower bed bases and upper, in spacing and tilting, i.e. in relative inclination so that the air gap between the lower and upper rollers are more important towards the exit of the leveler than towards the entry.
- the first roller (s) in entry leveler can however be adjusted in position independently of the rollers located downstream, so as to allow adjustment of the amplitude of the first bending deformations, without influencing that of the following rollers.
- the upper input roller 52 can be mounted on a bed base 1 ', independent of bed base 1 supporting the exit glider rollers, and having its own means adjusting the distance between the roller 52 and the corresponding rollers of the lower base.
- this first roller 52 is provided with means very powerful ceding compensation in order to correct flatness defects by selective stretching fibers (center or strands), the following rolls ensuring a progressive and homogeneous relaxation in the width of the sheet, made possible by the yield compensation individually adjustable on each roll.
- the leveler is provided with means for continuously measuring the forces exerted by the product on the rollers or the position of said support rollers or rollers, and means for control of the cylinders according to the measured forces or said measured positions, to adjust during leveling the counter-flexions on each roller.
- the invention is not limited to the device for leveling which has just been described only as example.
- the number of rollers, the number of rollers per roller and the relative arrangement of the rollers in relation rollers may be changed without departing from the scope of the invention as claimed.
- the means for adjusting the counter-bending described above can be replaced by other equivalent means known to those skilled in the art.
- these means of adjusting the pressure may be common to several sets of support rollers if you wish to reduce the cost of comes back from the machine.
- a single cylinder in middle position according to the generatrix of a roller and associated with a metal support plate interposed between the jack and the supports 69 may be suitable in this goal.
- the possibilities for fine adjustment of the counter-flexions are correspondingly smaller, but may be sufficient to some facilities.
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Description
La présente invention concerne un procédé et un
dispositif de planage de produits plats tels que bandes,
tôles ou feuilles métalliques, notamment en acier, que
l'on désignera par la suite généralement sous le nom de
tôle, selon le préambule des revendications 1 et 3.
Le document FR-A-2 334 440 décrit un procédé selon le préambule
de la revendication 1 à l'exception de la caractéristique concernant
l'utilisation de moyens de compensation du cédage réglables
indépendamment d'un rouleau à l'autre.
Les dispositifs de planage, appelés planeuses, sont
utilisés dans le but de supprimer les défauts de planéité
des tôles après laminage à chaud ou à froid. En effet,
par exemple après les phases de laminage à chaud (en cage
quarto réversible pour les tôles ou en train finisseur
pour les bandes), de refroidissement et de
conditionnement, les produits laminés peuvent présenter
des défauts de planéité non-développables, tels que les
défauts appelés bords longs ou centre long, ou encore des
défauts de planéité développables, tels que les défauts
de cintre ou de tuile. Ces défauts géométriques affectent
de manière visible les produits laminés.
D'autre part, il arrive qu'une tôle apparemment
plane se déforme lorsqu'elle est ultérieurement découpée,
par libération de contraintes internes auxquelles était
soumise la zone du flan avant découpe. Plus précisément,
ces défauts résultent d'une hétérogénéité des contraintes
internes dans la tôle, tant dans la direction
longitudinale que dans la direction transversale à la
direction de laminage.
L'opération de planage a pour objectif de supprimer
ces défauts, développables et non développables, et
d'assurer une stabilité de la tôle après découpe, en
supprimant ou au moins en minimisant les contraintes
internes.
Le principe du planage par une planeuse du type
concerné par l'invention est de soumettre la tôle en
défilement à une succession de flexions alternées, dont
l'amplitude décroít progressivement en fin d'opération.
Dans les planeuses à rouleaux, cette succession de
flexions est assurée lors du passage de la tôle entre des
rouleaux planeurs positionnés en quinconce et étant
imbriqués les uns dans les autres de manière à provoquer
les dites flexions alternées, cette imbrication se
réduisant, dans le sens de défilement de la tôle, pour
produire la dite décroissance progressive de l'amplitude
des flexions.
Les fortes flexions auxquelles la tôle est soumise
à l'entrée de la planeuse sont requises pour permettre de
plastifier suffisamment le matériau afin d'éliminer
essentiellement les défauts de géométrie initiaux non
développables. Dans la mesure où les déformations de
flexion alternée, combinées avec l'effet de traction
provoqué par l'entraínement de la tôle, sont suffisamment
importantes, il y a plastification de toutes les fibres
du matériau sur toute la largeur de la tôle. Mais ces
fortes déformations créent généralement une distribution
non homogène de contraintes internes longitudinales
(conduisant au défaut appelé cintre) et transversales
(défaut appelé tuile) dans l'épaisseur de la tôle. En
effet, bien qu'il y ait plastification de toute la
matière, cette plastification est plus ou moins
importante en fonction des défauts de géométrie initiaux.
Pour assurer un planage correct, cette distribution
hétérogène des contraintes doit être supprimée, et
l'intensité des contraintes doit être réduite, dans une
phase suivante, ce qui est pratiquement réalisé par la
succession de flexions d'amplitude décroissante vers la
sortie de la dresseuse.
Un planage est réellement efficace quand la tôle
obtenue est parfaitement plane avant découpe, et le reste
après une quelconque découpe, ce qui ne peut résulter que
d'un gradient de contraintes internes résiduelles après
planage le plus faible possible. Seule une déformation
homogène de la tôle sur sa largeur permet d'obtenir ces
gradients de contraintes résiduelles les plus faibles
possibles.
Les planeuses connues actuellement
(voir par exemple le document DE-A-3 308 616 qui correspond au préambule de la revendication 3)
comportent
généralement, outre des moyens classiques de réglage en
position des rouleaux planeurs situés de part et d'autre
de la trajectoire de la tôle, des systèmes de
compensation de cédage, ou systèmes de contre-flexion,
réglables, destinés à éviter un cintrage des rouleaux
planeurs sous l'effet des efforts auxquels ils sont
soumis lors du planage. Ainsi, par exemple, dans la
figure 1 qui représente de manière schématique une
planeuse pour feuilles minces, des galets de soutien 9
sont placés sur un châssis de support 7 et maintenus en
contact avec les rouleaux planeurs 5. Ces derniers sont
ainsi soutenus par les dits galets de soutien, qui
limitent les déformations de flexion des rouleaux. On
notera que les rouleaux planeurs sont montés
tourillonnant dans des paliers (non représentés sur la
figure 1) liés à un bâti 3 de chaque sommier de la
planeuse (sommier supérieur 1, sommier inférieur 2). Au
moins un de ces sommiers, étant réglable en position,
permet de régler l'écartement des deux séries de rouleaux
planeurs 5, alors que, dans chaque sommier, les galets de
soutien 9 sont liés au châssis support 7, qui fait lui
même partie du sommier, et peuvent seulement être plus ou
moins pressés contre les rouleaux planeurs pour éviter
les déformations de ces derniers. Un système typique de
réglage de la contre-flexion est constitué par un jeu de
cales biaises 11 placé entre le sommier et le châssis des
galets de soutien; le déplacement relatif horizontal des
dites cales biaises, commandé par un moteur 13, conduit à
presser plus ou moins fortement l'ensemble des galets de
soutien 9 contre les rouleaux planeurs 5 et ainsi à
limiter la déformation de ces derniers sous l'effort de
flexion de la tôle. D'autres moyens de réglage de la
contre flexion, tels que des vérins, sont aussi connus et
utilisés pour agir sur les galets de soutien pour assurer
une compensation du cédage sur tous les rouleaux planeurs
d'un sommier, supérieur ou inférieur, ou des deux
sommiers.
Il a toutefois été constaté que ces dispositif de
planage ne permettait souvent pas d'assurer une planéité
suffisante, les tôles sortant de la planeuse présentant
encore soit des défauts de planéité visibles à la sortie
de la planeuse, tels que bords longs ou centre long, soit
des défauts ne se révélant que lors de la découpe, tels
que défauts de cintre ou de sabre, ce dernier étant un
défaut entraínant une déformation de courbure de la tôle
dans son propre plan.
La présente invention a pour objectif de résoudre
les problèmes évoqués ci-dessus et vise en particulier à
permettre la fabrication et la fourniture de tôles
présentant des défauts de planéité les plus réduits
possibles, notamment inférieurs à 3 mm/m, et ne
présentant pas de risque d'apparition de tels défauts
après livraison à l'utilisateur, lorsque celui-ci procède
à leur découpe.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet
un procédé de planage de produits plats métalliques tels
que tôles, feuilles ou bandes
avec les caractéristiques de la revendication 1.
Grâce au procédé selon l'invention, on peut assurer
un planage efficace et performant, qui assure la
production de tôles non seulement dépourvues de défauts
géométriques de planéité en sortie de planeuse, mais
également possédant un gradient de contraintes internes
très faible éliminant pratiquement les risques
d'apparition de défauts de planéité ultérieurement, lors
de la mise en oeuvre de la tôle par découpe.
En effet, les inventeurs ont découvert, à la suite
d'études approfondies du processus de planage effectué
dans les planeuses selon la technique antérieure, que les
défauts de planéité pouvant subsister après l'opération
de planage résultaient notamment de taux de déformation
différents entre les différentes fibres longitudinales du
produit lors des flexions alternées successives
auxquelles il est soumis par les rouleaux planeurs. Ces
différences de traitement du matériau constitutif de la
tôle dans sa largeur provoquent, même lorsque le produit
paraít plan en sortie de planeuse, d'importants gradients
transversaux de contraintes internes, qui se manifestent
ultérieurement, par exemple après découpe de la tôle, par
des déformations des flans issus de la tôle, bande ou
feuille planée.
Les inventeurs ont cherché les causes possibles de
ces hétérogénéités dans le traitement de la tôle lors du
planage effectué selon les techniques antérieures. Une
première cause est apparue dans l'existence, dans la tôle
laminée avant planage, de défauts de fibre, du type
"bords longs" ou "centre long". Ces défauts non
développables, sont en principe corrigés lors des
premières flexions alternées effectuées par les premiers
rouleaux de la planeuse, qui doivent conduire à des
déformations plastiques du matériau. Du fait des défauts
de fibres prémentionnés, ces déformations ne produisent
toutefois pas le même effet sur toutes les fibres, les
fibres les plus longues étant moins plastifiées que les
fibres plus courtes, et il en résulte l'apparition des
gradients de contraintes internes déjà évoqués. Les
flexions alternées d'amplitude progressivement
décroissante appliquées ensuite au produit par les
rouleaux planeurs situés vers l'aval sont en principe
destinées à homogénéiser l'état de contraintes internes
et à réduire leur intensité.
Des essais réalisés par les inventeurs sur des
planeuses classiquement utilisées actuellement ont montré
que cette homogénéisation n'était pas effective, que les
effets des conditions de déformation de flexion,
variables dans la largeur de la tôle, subies par celle-ci
en entrée de planeuse se répercutaient en aval et même en
sortie de la planeuse, et que, même dans le cas où les
premières flexions conduisaient à une certaine
homogénéité transversale de la répartition des
contraintes, cette homogénéité ne se retrouvait pas en
sortie de planeuse.
Ces essais ont consisté notamment à faire passer
dans une planeuse utilisée actuellement dans l'industrie
des tôles d'acier sur les deux faces desquelles étaient
placées des jauges de déformation, d'une part au centre
et d'autre part à proximité des rives, et à suivre les
déformations ainsi mesurées au cours du défilement de la
tôle. Deux tracés représentant ces mesures sont
représentés à titre d'exemple aux figures 3 et 4. Ces
tracés sont relatifs à des tôles de faible épaisseur
(quelques mm), mais des résultats strictement similaires
ont été obtenus pour des produits plus épais ou des
feuilles minces.
Sur ces figures, les courbes J1, J5 et J2, J6
correspondent aux déformations mesurées en µm/m par les
jauges placées vers les rives, et les courbes J3, J4
correspondent aux déformations mesurées par les jauges
situées au centre de la tôle. Chaque pic 21, 23 des
différentes courbes correspond au passage de la zone de
tôle pourvue des jauges sur un rouleau planeur
(respectivement 51, 53), comme représenté schématiquement
à la figure 2, la différence d'abscisse entre des pics
successifs correspondant à la distance entre les plans
verticaux des axes de deux rouleaux successifs. Les pics
dirigés vers le bas correspondent aux jauges situées sur
la face de la tôle en contact ave le rouleau planeur
concerné, soumise à une déformation de compression, et
les pics dirigés vers le haut correspondent aux jauges
situées sur l'autre face, soumise à un allongement.
Ces courbes visualisent donc l'évolution des
déformations tout au long de la planeuse représentée
schématiquement figure 2.
Les tracés de la figure 3 ont été obtenus avec une
minime compensation du cédage des rouleaux, effectuée par
les moyens de compensation de cédage équipant les
planeuses utilisées couramment jusqu'à maintenant, du
type de ceux représentés sur la figure 1, c'est à dire
agissant simultanément sur tous les rouleaux d'un sommier
par un déplacement identique des supports des galets de
soutien de chaque rouleau.
On constate qu'avec une telle compensation de
cédage faible, les déformations mesurées en rive (courbes
J1, J5 et J2, J6) sont pratiquement deux fois plus
importantes que celles mesurées au centre (courbes J3,
J4), et ceci sur toute la longueur de la planeuse. Les
inventeurs ont ainsi constaté qu'une relation existait
entre d'une part la différence de déformations subies par
les fibres centrales et par les fibres à proximité des
rives et, d'autre part, les défauts de planéité de la
tôle en sortie de planeuse. Cette différence de
déformation a pu être expliquée par le fait que, suite à
une compensation de cédage insuffisante, tous les
rouleaux fléchissaient sous les efforts de flexion de la
tôle, l'entrefer entre les rouleaux étant alors plus
important dans leur partie médiane que vers les bords, et
conduisant à la déformation constatée, plus faible dans
la zone centrale de la tôle que vers les rives.
De telles conditions de planage ont conduit à :
- l'apparition de défauts de type bords longs sur des tôles minces, dés la sortie de la planeuse, même en absence de tels défauts avant planage, ceci pouvant s'expliquer par une déformation plastique des bords plus importante que celle subie par le centre, du fait que l'entrefer au centre était plus important que l'entrefer sur les bords;
- des déformations de la tôle lors de découpes ultérieures (cintre variant lors de la découpe, défaut de sabre apparaissant lors du refendage), dues à un gradient transversal de contraintes non nul (contraintes de compression orientées dans le plan de la tôle sur les bords de celle-ci, résultant de l'aplatissement des bords dont la longueur était, après la plastification provoquée par les premiers rouleaux, supérieure à celle du centre, lui même moins déformé ; et contraintes de traction réciproques dan le centre),
- une persistance des défauts de type bords longs
ou centre long
et donc globalement à une dégradation de la planéité initiale.
D'autres essais ont alors été effectués en surcompensant
le cédage, pour éviter la flexion des
rouleaux, notamment en entrée de planeuse, et ainsi
supprimer les défauts de type bords longs. Il en est
résulté une sur-déformation du centre de la tôle par
rapport au rives, générant des déformations à la découpe
(cintre et/ou sabre), et l'apparition de défauts du type
centre long pour des tôles de faible épaisseur.
Dans d'autres essais encore, dont les résultats
sont illustrés par la figure 4, la compensation de cédage
a été adaptée jusqu'à ce que l'on puisse constater que
les déformations provoquées par les premiers rouleaux
étaient sensiblement équivalentes sur toute la largeur de
la tôle. Dans les différents essais ainsi réalisés, il a
été constaté que des défauts de planéité subsistaient en
sortie de planeuse, et que corrélativement, les
déformations mesurées au niveau des rouleaux situés en
aval vers la sortie de la planeuse, étaient nettement
plus importantes dans le centre de la tôle (courbes J'3,
J'4) que vers les rives (courbes J'1, J'5 et J'2, J'6).
Sur la base de ces divers résultats d'essai, et
constatant qu'il n'était pas possible de réaliser un
planage satisfaisant par les méthodes connues de mise en
oeuvre des planeuses actuellement utilisées, les
inventeurs ont alors imaginé le procédé selon
l'invention, tel que définit précédemment. En effet, en
compensant le cédage individuellement sur chaque rouleau,
il est possible de contrôler les déformations générées
par chaque rouleau dans les différentes zones
longitudinales du produit, par une adaptation de la
flexion autorisée du rouleau ou de la contre flexion
exercée sur celui-ci par les moyens de compensation de
cédage, notamment en tenant compte pour régler cette
compensation de cédage, des efforts que chaque rouleau
supporte spécifiquement.
En comparaison, les procédés de planage connus
impliquaient un réglage de compensation de cédage
identique pour tous les rouleaux; or, comme les efforts
subis par les rouleaux situés en aval sont moindres que
ceux subis par les rouleaux d'entrée du fait des moindres
déformations imposées au produit, leur cédage propre est
également moindre. Et comme, dans les planeuses selon
l'art antérieur, la compensation de cédage est identique,
en terme de déplacement des galets de soutien, pour tous
les rouleaux, il en résulte soit un cédage important, et
donc un fléchissement excessif, des rouleaux d'entrée,
dans le cas d'une compensation optimale sur les rouleaux
de sortie, soit une contre-flexion excessive des rouleaux
de sortie, dans le cas d'une compensation optimale sur
les rouleaux d'entrée.
Dans ces deux cas, l'entrefer entre deux rouleaux
successifs (un rouleau inférieur et un rouleau supérieur)
ne peut être maintenu constant sur leur longueur pour
tous les rouleaux, ce qui conduit nécessairement à des
déformations du produit différentes dans ses différentes
zones longitudinales, et donc à l'existence d'un gradient
transversal de contraintes rédhibitoire à la planéité
requise. Contrairement à cela, le procédé selon
l'invention permet d'ajuster la compensation de cédage
pour chaque rouleau, et permet donc d'assurer l'entrefer
optimal pour chaque couple de rouleaux, quelque soit sa
position dans la planeuse, et donc de soumettre le
produit à des déformations sensiblement identiques sur
toute sa largeur.
On notera toutefois que ces déformations de flexion
identiques sur la largeur du produit ne le sont pas
forcément sur toute la longueur de la planeuse. En effet,
il peut être requis d'adapter la compensation de cédage
appliquée sur le ou les tout premiers rouleaux en
fonction de la présence ou non de défauts du type bords
longs ou centre long dans le produit à planer, de manière
à soumettre le produit lors des déformations de flexion à
une plastification interne suffisante pour supprimer ou
au moins réduire en premier lieu ces défauts de fibre,
avant de poursuivre le planage en vue de réduire
l'intensité des contraintes internes et d'homogénéiser
leur répartition.
Il est clair en effet que les rouleaux de sortie,
c'est à dire ceux situés le plus en aval dans le sens de
défilement de la tôle, ne doivent pas subir de
déformation de flexion, et donc que leur cédage propre
doit être autant que possible totalement compensé, pour
que l'entrefer entre deux rouleaux successifs soit le
même sur toute la largeur, afin que les déformations de
flexion subies par toutes les fibres de la tôle, sur
toute sa largeur, soient identiques sur les derniers
rouleaux situés avant la sortie de la planeuse.
Par contre, cette parfaite constance de l'entrefer
sur toute la largeur n'est pas forcément requise, ou même
il peut être souhaité que l'entrefer ne soit pas
constant, pour les rouleaux d'entrée, afin d'adapter les
déformations des différentes fibres en fonction de leur
état à l'entrée de la planeuse. C'est pourquoi,
conformément à l'invention, le cédage de ces rouleaux
d'entrée ne doit pas être nécessairement exactement
compensé, mais au contraire adapté en fonction des
défauts de la tôle avant planage.
De ce fait, il apparaít donc bien nécessaire de
pouvoir compenser le cédage individuellement sur chaque
rouleau. Par ailleurs, pour assurer l'homogénéité
transversale des contraintes sur toute la largeur de la
tôle, il serait souhaitable que la succession des
déformation subies par chaque fibre sur toute la longueur
de la planeuse soit identique pour toutes les fibres,
autrement dit, que l'historique des déformations soit le
même en tous points sur la largeur de la tôle. Or, du
fait que, comme indiqué ci-dessus, les déformations en
sortie sont effectivement identiques, mais les
déformations en entrée ne le sont pas forcément, il est
nécessaire de pouvoir régler également le cédage des
rouleaux intermédiaires, indépendamment pour chaque
rouleau, pour tendre à ce que les dits historiques de
déformations soient le plus possibles semblables, faute
de pouvoir être exactement identiques. Ce qui revient en
fait à assurer un compromis entre des conditions de
réglage de compensation de cédage conduisant aux courbes
de la figure 3 et des conditions de réglage idéales dans
lesquelles les courbes correspondant aux bords et au
centre de la tôle seraient confondues sur toute la
longueur de la planeuse, comme elles doivent l'être au
moins en sortie.
L'invention a aussi pour objet un dispositif de
planage de produits métalliques plats, permettant la mise
en oeuvre du procédé décrit précédemment, ce dispositif
étant défini dans la revendication 3.
Selon un mode de réalisation, les moyens de
compensation du cédage comportent des galets de soutien
des dits rouleaux planeurs, des moyens de pression pour
appliquer les dits galets sur les dits rouleaux, et des
moyens de réglage, indépendants pour chaque rouleau, de
la pression exercée par les dits galets sur les rouleaux.
Préférentiellement, plusieurs ensembles de galets
sont répartis sur la longueur de chaque rouleau, chacun
de ces ensembles ayant des moyens de réglage de la
pression indépendants.
D'autres caractéristiques préférées et avantages apparaítront
dans la description qui va être faite d'une planeuse
conforme à un mode de réalisation de l'invention. On se reportera aux dessins
annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue générale schématique d'une planeuse de tôle mince selon l'art antérieur,
- la figure 2 est une vue à plus grande échelle, montrant la disposition relative de quelques rouleaux planeurs et les déformations que subit la tôle lors du planage,
- la figure 3 est un graphique montrant les déformations, mesurées en µm/m, d'une tôle en cours de planage, lors de son défilement, dans une planeuse de l'art antérieur, avec une compensation de cédage minimale,
- la figure 4 est un graphique similaire, dans le cas d'une compensation de cédage réglée pour être optimale à l'endroit des déformations maximales de la tôle,
- la figure 5 est une vue de principe, en coupe transversale, du sommier supérieur d'une planeuse conforme à un mode de réalisation l'invention,
- la figure 6 est une vue partielle en coupe, selon la ligne VI - VI de la figure 5.
On ne reviendra pas sur les dessins des figures 1 à
4 qui ont déjà été décrits et commentés dans la partie
introductive de ce mémoire et dans les explications
données précédemment sur les problèmes causés par les
déformations de la tôle, lorsque ces déformations sont
non homogènes dans sa largeur.
On notera seulement, en relation avec la figure 2
qui illustre le principe général du planage, la
décroissance de l'amplitude des déformations de flexion
de la tôle 30, dans le sens de défilement (flèche F),
cette décroissance étant provoquée par un écartement
croissant, dans le sens de défilement, des deux séries de
rouleaux planeurs portées respectivement par le sommier
supérieur (série de rouleaux tels que 51) et le sommier
inférieur (série des rouleaux tels que 53).
Les figures 5 et 6 illustrent un mode de
réalisation de la planeuse selon l'invention. Seul le
sommier supérieur 1 a été représenté, le sommier
inférieur étant réalisé de manière similaire.
Les rouleaux planeurs 51 sont montés en rotation
dans des paliers 61 liés au bâti 63 du sommier.
Chaque rouleau est pourvu de moyens de compensation
de cédage, constitués de plusieurs ensembles 65 de galets
de soutien, répartis sur la longueur du rouleaux. Le
nombre de ces ensembles dépend de la longueur des
rouleaux. Préférentiellement, un ensemble de galets de
soutien est situé vers le milieu du rouleau, et un autre
ensemble vers chacune de ses extrémités. D'autres
ensembles de galets peuvent être placés en des positions
intermédiaires lorsque les rouleaux sont longs, pour le
planage de tôles ou feuilles larges.
Chaque ensemble comporte deux galets de soutien 67
dont les axes sont décalés de part et d'autre du plan
vertical passant par l'axe du rouleau 51, de manière à
soutenir celui-ci dans la direction verticale, et aussi
pour empêcher un déplacement ou une flexion dans un plan
horizontal.Chaque paire de galets 67 est montée sur un
support 69, guidé verticalement en translation sur le
sommier 1.
Un vérin 71 est placé entre le sommier et chaque
support 69 de galets, pour presser les dits galets 67
contre le rouleau 51.
Bien que seulement cinq rouleaux planeurs soient
représentés sur le dessin de la figure 6, on comprendra
aisément que ce nombre peut être plus important.
Classiquement, tous les rouleaux sont montés sur un
même sommier, et le réglage de l'écartement entre les
rouleaux supérieurs et les rouleaux inférieurs est
effectué simultanément pour tous les rouleaux en réglant
la position relative des sommiers inférieurs et
supérieurs, en écartement et en basculement, c'est-à-dire
en inclinaison relative pour que l'entrefer entre les
rouleaux inférieur et supérieur soient plus important
vers la sortie de la planeuse que vers l'entrée.
Préférentiellement, le ou les premiers rouleaux en
entrée de planeuse pourront cependant être réglés en
position indépendamment des rouleaux situés en aval, de
manière à permettre un réglage de l'amplitude des
premières déformations de flexion, sans influer sur celui
des rouleaux suivants. A cet effet, par exemple, le
rouleau supérieur d'entrée 52, pourra être monté sur un
sommier 1', indépendant du sommier 1 supportant les
rouleaux planeurs de sortie, et ayant ses propres moyens
de réglage d'écartement du rouleau 52 par rapport aux
rouleaux correspondants du sommier inférieur.
De plus, ce premier rouleau 52 est muni de moyens
de compensation de cédage très puissants, afin de
corriger les défauts de planéité par étirement sélectif
des fibres (au centre ou en rives), les rouleaux suivants
assurant un détensionnement progressif et homogène dans
la largeur de la tôle, rendu possible grâce à la
compensation de cédage réglable individuellement sur
chaque rouleau.
Le réglage des vérins, et donc de la contre-flexion
des rouleaux planeurs et déterminé en fonction des
caractéristiques du produit à planer, soit par calcul,
soit par des essais au cours desquels on mesure les
efforts subis par les rouleaux planeurs et dont on déduit
les contre-flexions à appliquer sur chaque rouleau au
moyen des vérins, ou autres actionneurs similaires,
agissant sur les galets de soutien. Ce réglage n'est
normalement pas modifié au cours de l'opération de
planage, bien qu'il reste possible d'agir à tout moment
sur l'un quelconque des vérins.
La planeuse est munie de
moyens de mesure en continu des efforts exercés par le
produit sur les rouleaux ou de la position des dits
rouleaux ou des galets de soutien, et de moyens de
commande des vérins en fonction des efforts mesurés ou
des dites positions mesurées, pour régler en cours de
planage les contre-flexions sur chaque rouleau.
L'invention n'est pas limitée au dispositif de
planage qui vient d'être décrit uniquement à titre
d'exemple. Le nombre de rouleaux, le nombre de galets par
rouleau et la disposition relative des galets par rapport
aux rouleaux pourra être modifiée sans sortir du cadre de
l'invention telle que revendiquée. De même, les moyens de réglage de la contre-flexion
décrits ci-dessus pourront être remplacé par
d'autres moyens équivalents, connus de l'homme du métier.
De même encore, ces moyens de réglage de la
pression pouvent être communs à plusieurs ensembles de
galets de soutien si l'on souhaite réduire le coût de
revient de la machine. Par exemple un vérin unique en
position médiane selon la génératrice d'un rouleau et
associé à une plaque métallique d'appui interposé entre
le vérin et les supports 69 pourront convenir dans ce
but. Dans ce cas cependant, comme on le comprend, les
possibilités de réglage fin des contre-flexions sont
corrélativement plus réduites, mais peuvent suffire à
certaines installations.
En fonction de ces souhaits ou nécessités, l'homme
de métier saura ainsi choisir entre une solution à moyens
de contre-flexion totalement indépendants par galet
d'appui, ou couple de galets 67, et une solution à moyens
de contre-flexion communs à plusieurs ensembles de galets
agissant sur le même rouleau planeur 51, ou même, le long
de la planeuse, sur des rouleaux planeurs successifs
Claims (7)
- Procédé de planage de produits plats métalliques (30) tels que tôles, feuilles ou bandes, selon lequel on fait passer ledit produit en défilement entre deux ensembles de rouleaux planeurs (5, 51,53), les rouleaux planeurs (51) d'un ensemble étant décalés, dans la direction de défilement (F), par rapport à ceux (53) de l'autre ensemble, et les deux ensembles étant espacés l'un de l'autre et positionnés de manière à soumettre le produit à une succession de flexion alternées d'amplitude décroissante, chacun desdits rouleaux planeurs étant pourvu de ses propres moyens de compensation du cédage (67, 69), réglables indépendamment d'un rouleau à l'autre, afin de pouvoir compenser le cédage des rouleaux planeurs provoqué par les efforts exercés par le produit sur lesdits rouleaux, caractérisé en ce que l'on compense le cédage des rouleaux situés en aval ver la sortie de la planeuse, de manière indépendante pour chaque rouleau, pour conserver constant l'entrefer entre deux rouleaux successifs sur toute la longueur dudit produit afin de soumettre toutes ses fibres longitudinales à des successions de déformations de flexion dont les amplitudes, et les variations d'amplitude dans le sens de défilement, sont sensiblement identiques sur toute sa largeur.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en outre on compense le cédage sur le ou les premiers rouleaux situés en amont dans le sens de défilement dudit produit de manière à le soumettre, lors des déformations de flexion, à une plastification suffisante pour supprimer les défauts de fibre, sans que ces déformations soient nécessairement identiques sur la largeur du produit.
- Dispositif de planage de produits métalliques plats, comprenant au moins un ensemble de deux sommiers (1, 2) pourvus chacun d'un ensemble de rouleaux planeurs (5, 51, 53), dotés chacun de ses propres moyens de compensation du cédage (67, 69), réglables indépendamment d'un rouleau à l'autre, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux ensembles de sommiers (1, 1'), chacun de ces ensembles ayant des moyens individuels de réglage de l'écartement des sommiers, et en ce qu'il comporte des moyens de mesure des efforts exercés par le produit (30) sur les rouleaux (51, 53), et des moyens de commande desdits moyens de compensation de cédage en fonction des efforts mesurés.
- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de compensation du cédage comportent des galets de soutien (67) desdits rouleaux planeurs, des moyens de pression (69) pour appliquer lesdits galets sur lesdits rouleaux, et en ce que des moyens de réglage (71), indépendants pour chaque rouleau, de la pression exercée par lesdits galets sur les rouleaux (51) sont prévus.
- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que plusieurs ensembles (65) de galets (67) sont répartis sur la longueur de chaque rouleau, chacun de ces ensembles ayant des moyens de réglage de la pression indépendants.
- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage (71) de la pression exercée par lesdits galets sur les rouleaux (51) sont communs à plusieurs ensembles (65) de galets répartis sur la longueur de chaque rouleaux.
- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage (71) de la pression exercée par lesdits galets sur les rouleaux (51) sont communs à plusieurs ensembles (65) de galets agissant sur des rouleaux successifs.
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