EP1118395A1 - Procédé et dispositif de contrôle thermique du profil d'un cylindre dans un laminoir - Google Patents

Procédé et dispositif de contrôle thermique du profil d'un cylindre dans un laminoir Download PDF

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EP1118395A1
EP1118395A1 EP01400041A EP01400041A EP1118395A1 EP 1118395 A1 EP1118395 A1 EP 1118395A1 EP 01400041 A EP01400041 A EP 01400041A EP 01400041 A EP01400041 A EP 01400041A EP 1118395 A1 EP1118395 A1 EP 1118395A1
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EP
European Patent Office
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cylinder
axis
ramp
sprinklers
jet
Prior art date
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EP01400041A
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German (de)
English (en)
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EP1118395B1 (fr
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André Ravenet
Thierry Malard
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Clecim SAS
Original Assignee
VAI Clecim SA
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Publication date
Application filed by VAI Clecim SA filed Critical VAI Clecim SA
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    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0233—Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems

Definitions

  • the subject of the invention is a method and a device of thermal control of the profile of a cylinder in a rolling mill.
  • a metal strip rolling installation generally includes one or more cages of rolling mill each comprising at least two cylinders of work and associated with scroll control means a strip to be laminated between said cylinders.
  • each rolling mill stand has two support columns spread apart and connected by crosspieces, between which is mounted a set of cylinders superimposed having parallel axes and placed substantially in the same clamping plane substantially perpendicular to the scrolling direction of the product.
  • Rolling mills of different types can be produced.
  • the product to be rolled passes between two working cylinders which define the plane of rolling; these cylinders preferably have a diameter relatively reduced compared to the efforts to which they are submitted and therefore supported respectively on at least two support cylinders between which the force of rolling.
  • So-called "quarto” rolling mills therefore include four superimposed cylinders, respectively two cylinders of work associated, respectively, with two support cylinders larger diameter.
  • cylinders intermediaries are interposed between each cylinder of work and the corresponding support cylinder.
  • the cylinders are supported on each other along substantially parallel and directed support lines following a generator whose profile, normally straight, depends on the applied forces and the resistance cylinders.
  • the clamping force is applied by screws or cylinders interposed between the cage and the ends of the upper support cylinder shaft, the lower support cylinder supported by its ends directly on the cage.
  • each cylinder can bend under the action of applied forces and it results a variation in thickness of the web passage space between the working rolls, the edges of the strip can thus be thinner than the central part.
  • Such a cylinder comprises a deformable envelope rotatably mounted around a fixed shaft on which is applied the clamping force and bearing on this shaft through a set of adjustable cylinders individually in position and / or pressure by a system regulation, based on a flatness measurement carried out on the strip, downstream of the rolling mill, defects of thickness thus determined being compensated by acting on the distribution of the stresses over the width of the strip.
  • At least one of the cylinders is associated with a ramp spraying a heat transfer fluid comprising a plurality sprinklers spaced apart from one another along a direction parallel to the axis of the cylinder and each provided with a spray nozzle of a fluid jet directed on one face of the cylinder turned towards the ramp and whose flow is determined, for each sprinkler, by means of a valve individually controlled by an adjustment system.
  • Each spray nozzle is usually fitted a slot for delivering a flat jet centered on a median plane which transversely intersects the cylinder axis of so as to form an elongated impact surface having low width and extending over part of the height of the cylinder.
  • the cooled zone therefore consists of a series of substantially parallel and spaced impact surfaces from each other a distance slightly greater than the width of each surface.
  • the median planes of the flat jets in which are the main axes of the impact surfaces, are inclined with respect to the axis of the cylinder, so that the impact is distributed, left and right, on both sides and across the center of the jet, covering a width that slightly protrudes above and below the centers of adjacent jets, without interference between surfaces impact.
  • the average flow, per unit of time, of the jet fluid sprayed on each impact surface can be adjusted individually by the flow adjustment system. It is thus possible to control precisely, by zones split, a variation of the profile, in section transverse, from cylinder over the entire length of the area cooled, so as to modify the stress distribution to correct flatness defects detected downstream.
  • the invention remedies this drawback by providing improvements to the systems used so far for the control of the rolling mill cylinders which allow to obtain a quality of flatness as perfect as possible.
  • the invention uses a system of conventional type thermal control in which at least one rolling mill cylinder is associated with at least one ramp of spraying a fluid allowing to control, by zones fractional, the effect of fluid jets on an area cylinder cooled.
  • one varies the spacing between the median axes of the impact surfaces in function of the position of said jet impact surfaces of fluid along the length of the cooled area so that this includes a central area in which the axes impact surfaces are spaced one step apart substantially constant and two transition zones extending on either side of the central area at least up to two edges of the strip and in which the spacing between the mid-axes of the impact surfaces is reduced relative at the pace of the central area.
  • the spray boom includes a central step constant, corresponding to the central zone of the zone cooled, in which each fluid jet is directed along an injection axis perpendicular to the axis of the cylinder and two side parts with reduced pitch, in which vary the orientations of the axes of the jets with respect to the axis of the cylinder, so as to make them converge respectively towards two transition zones of on either side of the central area of the cylinder, the number of converging jets being such that, taking into account their spacing on the ramp, each lateral part of the ramp covers a length greater than that of the corresponding cylinder transition.
  • one inclines by the same non-zero angle by relative to the axis of the cylinder the median planes of the jets directed on the central zone of the cylinder and we increase gradually the angle of inclination of the median planes of jets directed respectively on the two transition zones, as the corresponding impact surface deviates from the central area.
  • the invention therefore applies to a device for thermal control comprising, in known manner, at least one watering boom made up of a plurality of organs spaced sprinklers supplied with heat transfer fluid and equipped each of a valve associated with an adjustment system individual flow rate sprayed by each sprinkler.
  • the width of the product to be laminated can vary between a minimum width and a width maximum
  • the watering boom includes at least three series of sprinklers, respectively, a central series covering a central part of the cooled area on a length at most equal to the minimum width of the product and in which the sprinklers have fixed directions so that the axes of the impact surfaces correspond to a constant step in said central part of the cooled zone and two lateral series extending on either side of the central series for cover, in total, a length at least equal to the width maximum of the product and in which the sprinklers are pivotally mounted on the ramp, each lateral series being associated with a means for adjusting the orientation of at least one group of pivoting sprinklers, so that reduce the differences between the axes of the impact surfaces in a transition zone at each end of the zone cylinder cooled.
  • each lateral series of sprinklers includes, going from the inside to the outside, a first section in which the axes of the jets are orthogonal to the axis of the cylinder and which covers a first lateral part of the cooled area of the cylinder on a length such as the total length of the central part of the cooled zone, increased by said first parts side is less than the width of the strip, and a second section in which the axes of the jets are inclined inward relative to the cylinder axis and which covers a second lateral part of the cooled area on a length such as the total length of said area cooled is at least equal to the width of the strip, each second section of a lateral series covering, at a end of the cooled zone, a transition zone corresponding to a bank of the strip and in which the median axes of the impact surfaces are spaced one distance less than the spacing pitch of said surfaces, respectively in the central part and
  • the means of adjustment of the orientation of the jets include two means of control of the pivoting of a group of sprinklers, respectively on each lateral series, each means of control being movable along the ramp and associated with a means for adjusting its position as a function of the width of the strip and to a means of selective engagement of said means of control with a group of sprinklers constituting a second section of each lateral series to cover a transition zone, at each end of the cooled zone.
  • each sprinkler includes a tubular body having an outlet end provided with a jet forming nozzle, and an inlet end connected to driving via a connection piece limiting a connecting channel between the inside of the pipe and the inlet end of the tubular body, on which is placed a valve connected individually to the setting.
  • each sprinkler in each lateral series of the ramp, includes a tubular body pivotally mounted on the connection piece around at least an axis orthogonal to the axis of the cylinder.
  • each series side of sprinklers is associated with a means of selective control of the pivoting of a group of organs sprinkler system including a cursor fitted with spread fingers and slidably mounted on a support, along an axis parallel to the ramp supply line, a control means sliding the cursor on its support to adjust the the position of the cursor along the ramp and a means of control of the rotation of the cursor around its axis in two opposite directions, respectively of engagement and clearance of the cursor fingers between the tubular bodies of a group of boom sprinklers.
  • the fingers of the cursor are moved away from a constant distance a little less than the distance between the axes of the tubular bodies of two neighboring sprinklers, said cursor fingers bearing one after the other on said tubular bodies when sliding the cursor, to determine a progressive variation of the angles of inclination of the jets by relative to the axis of the cylinder.
  • FIG. 1 schematically represents, in elevation, all the cylinders of a quarto type rolling mill equipped of two sprinkler systems, respectively, of the two working cylinders.
  • Figure 2 is a schematic front view of all cylinders
  • Figure 3 is a schematic plan view of an entire watering boom.
  • Figure 4 schematically shows the distribution of jet impact surfaces at the end of the cooled area of a cylinder.
  • Figure 5 is a view, in axial section, of a member watering.
  • Figure 6 is a schematic view, in section longitudinal, from the end of a spray boom.
  • Figures 7, 8 and 9 are sectional views transverse, respectively along lines AA, BB, CC of Figure 6.
  • Figure 10 shows the entire ramp sprinkler, in longitudinal section along line DD of the figure 7.
  • Figure 11 is a longitudinal sectional view along the line EE in Figure 8.
  • Figure 12 schematically illustrates the different adjustment possibilities.
  • Figures 1 and 2 there is shown schematically, respectively in cross section and in front view, the assembly of a quarto type rolling mill comprising four superimposed rolls, respectively two working rolls 1, 1 'and two support rolls 10, 10 ', the assembly being placed inside a cage 11 carrying means 12 for applying clamping forces to the ends of the shaft of one of the support cylinders 10, the another support cylinder 10 'resting on shims.
  • the product M is centered on a vertical plane of symmetry P 2 of the cage.
  • the product to be laminated M consists of a metal strip having two edges 13a, 13b separated by a width L which, depending on the type of product to be laminated, can vary between a minimum width L 0 and a maximum width L 1 Generally , the width L of the product is less than the length of the working rolls, the support generator 14 of which is applied to the product only over part of its length. As a result, as indicated above, the rolling force applied by the clamping means 12 between the cylinders determines a bending of the latter which modifies the distribution of the stresses along the bearing generator. 14, the two edges 13a, 13b of the strip being, generally, more compressed than the central part.
  • the mechanical devices for correcting flatness in which the stress distribution is corrected by bending the working rolls or by using a support cylinder with a deformable envelope not allow to locally adapt the profile of the cylinders work to account for this discontinuity because the deformation of the cylinder is necessarily progressive.
  • the sprinklers have necessarily minimum dimensions which depend on the fluid flow at pass and clutter of mechanical parts and it it is not possible to reduce this size below of a certain limit.
  • the miniaturization of the components used is not compatible with their reliability.
  • the valves associated with the regulating devices and allowing to regulate the average flow are sprayed alternately, upon opening and at closing, with a period of a few seconds only.
  • this transition zone can have a width from 30 to 40 mm and the spacing between the axes of the impact surfaces of the jets can be reduced, for example, up to half the corresponding spacing step, in the central area, with minimum bulk of organs watering.
  • two spraying devices 2, 2 ′ are used, placed, respectively, on either side of the plane P 1 of travel of the strip M to be laminated and each comprising at least one ramp 3, 3 'for spraying a heat transfer fluid on a lateral face 4 of the corresponding working cylinder 1, 1'.
  • each spray boom 3, 3 ' consists of a plurality of sprinklers A arranged side by side, equidistant from each other, on a support block 20 forming a rigid beam carried, at its ends, by the two columns of the cage 11 and which extends parallel to the axis of the working cylinder 1, on the entire length of it.
  • Such a provision is not necessarily symmetrical, the fluid being able to be distributed by gravity to ensure lubrication of all cylinders.
  • Each sprinkler A is made up of a body tubular 5 fixed by a connection piece 26 on the block support 20, 20 'in which are formed pipes respectively 22 for the spray boom main 3, 3 'and 23 for the secondary ramp 21, 21'.
  • connection part 26 of a sprinkler member A is placed in communication with the supply line 23 by a connecting channel 24 on which is placed a solenoid valve 25 controlled individually so as to control the supply flow rate of the watering member A.
  • the tubular body 5 is closed by a nozzle 52 provided with a slot for the formation of a flat jet of fluid J of small thickness, centered on an axis 50 and having a median plane P 3 which transversely intersects the axis x'x of the cylinder.
  • the support blocks 20, 20 'of the two spray devices 2, 2' are oriented so that the axes 50 of the fluid jets formed by each ramp 3, 3 'are placed in planes passing substantially by the axes of the corresponding working cylinders 1, 1 '.
  • Each jet of fluid J therefore strikes face 4 of the cylinder facing ramp 3 following on a surface elongated S having substantially the shape of a rectangle curvilinear with a major axis transverse to the x'x axis and having a small width compared to the distance between the axes of two neighboring jets, so that there is no no interference between impact surfaces.
  • the effect of cooling can therefore be adjusted locally by zone split.
  • the invention differs from spraying devices usually used by the fact that the spray boom 3 is constituted, as shown schematically on FIG. 3, of three series of sprinklers, respectively a central series 31 made up of organs sprinklers A which are rigidly attached to the support block 20 and two lateral series, respectively 32a, 32b, consisting of adjustable sprinkling members A 'which are pivotally mounted on the support block 20 and which can be adjust the orientation with respect to the sprinkled side of the cylinder 1.
  • each organ A, A 'must have sufficient dimensions to ensure reliable operation.
  • the pieces of branch 26 are therefore separated from each other, the along ramp 3, with a constant step (a) which corresponds to the minimum size of the sprinklers.
  • the number of fixed sprinklers A constituting the central series 31 of the boom 3 is determined, as a function of the spacing pitch (a), so as to cover a length of the same order as the minimum width L 0 of the bandaged.
  • the axes 50 of the sprayed jets are perpendicular to the axis x'x of the cylinder 1 so that the impact surfaces of the jets J are separated by the same pitch.
  • each lateral series 32a, 32b are moved apart by the same pitch (a) and their number is determined as a function of the remaining length (L 1 -L 0 ) / 2 of the boom, so as to cover the maximum width L 1 of the strip.
  • the length of the cooled zone 4 must be limited to the effective part of the cylinder.
  • the solenoid valves 25 associated with each sprinkler member A, A ' are controlled individually by a flow control system which determines, as a function of the effective width L of the strip, the number of sprinklers with the valves open.
  • the length of the ramp corresponds substantially to the maximum width L 1 of the product.
  • the width L of the product is less than this maximum width, there is therefore, at each end of the ramp 3, a number of sprinkling members corresponding to the part of the cylinder 1 which is not covered by the strip and whose valves are therefore closed.
  • a rolling mill having a maximum width L 1 is shown diagrammatically.
  • the valves of the sprinklers are open only on a central part of the ramp covering the same length L of the cylinder as the product and are closed at both ends, over a length ( L 1 -L) / 2.
  • the fluid is distributed evenly over a cooled area of the cylinder work 1, which extends over a length substantially equal to the distance L between the two edges 13a, 13b of the product, the remaining parts of cylinder 1 not being cooled.
  • the thermal control of the stress distribution can be carried out in a conventional manner, by spraying jets of fluid regularly distributed over a central zone of the corresponding face of the working cylinder 1.
  • the spacing spacing of the impact surfaces of the fluid jets is more tightened by so as to produce two transition zones corresponding, respectively, to the edge zones 15a, 15b of the strip and in which the thermal control is ensured with more precision so as to correct any residual defects.
  • the ramp spray 3 includes three series of sprinklers, respectively a central series 31 and two lateral series 32a, 32b. The whole is shown schematically on the figure 3.
  • each lateral series 32a, 32b is made up of adjustable sprinklers A 'which are pivotally mounted on the support block 20 in a manner that will be described in detail later and whose orientation can be determined by means of a cursor 6. This moves along the ramp 3, parallel to the axis x'x of the cylinder and can engage on a number of sprinklers 42 of each lateral series 32.
  • the strip to be laminated has a width L close to the maximum width L 1 of the strip.
  • the two sliders 6a, 6b which will be described in detail below, are therefore placed at the two ends of the ramp 3 so as to converge towards the inside of the strip, that is to say towards the plane of symmetry P 2 , two groups of sprinklers placed respectively at the two ends of the ramp 3 and each comprising, for example, six sprinklers.
  • Each lateral series 32 therefore comprises two sections, respectively a first section 33 and a second section 34.
  • the sprinkling members A'1 are directed perpendicular to the x'x axis of the cylinder.
  • the sprinklers A'2 oriented by cursor 6, converge towards the inside of the strip.
  • Each part of the ramp 3 thus defined determines watering a corresponding part of the watered face 4 of the cylinder which therefore comprises a central part 41 sprinkled by the central series 31 of ramp 3 and extended, from each side, respectively by a first side part 43 watered by the first section 33 of the lateral series 32 and a second lateral part 44 watered by the second section 34.
  • the impact surfaces of the jets are regularly discarded from step (a) corresponding to the constant spacing of the sprinklers.
  • the second lateral parts 44a, 44b, placed respectively at the two ends of the cooled zone 4 constitute transition zones in which the impact surfaces are closer together, allowing control, with more precision, the thermal effect of watering to compensate for any residual faults observed downstream on both sides of the strip.
  • the total length of the ramp 3 should be a little longer than the total length of the cooled area 4.
  • the flow adjustment system determines the closing of the valves of a certain number of sprinklers which constitute, at each end of the boom, a third section of the lateral series 32a, 32b whose valves are closed.
  • the two sliders 6a, 6b are moved inwards so as to engage respectively, at each end of the effective part of the ramp 3, the valves of which are open, on a group of sprinklers whose jets converge on a transition zone 44 of the cooled surface 4 of the cylinder, at each end of the latter.
  • this part of the boom with the valves open must cover a length greater than that of the cooled zone 4 of the cylinder which is preferably a little higher to the actual width of the product (L). So each area transition 44a, 44b extends outwards, beyond the edge 13a, 13b of the strip, which makes it easier to avoid discontinuity in the stress distribution, in controlling the profile of the support generator over an area transition completely covering the edge of the strip.
  • a pivoting type sprinkler A comprising, as usually a tubular body 5 limiting a channel injection centered on an axis 50 and having one end input 51 connected by a connection piece 26 to the block of support 20 not shown in FIG. 5 and one end of outlet fitted with a nozzle 52 comprising a formation slot of a flat jet of fluid.
  • the body tubular 5 is rigidly fixed to the connection member 26.
  • the end inlet 51 of the tubular body 5 consists of a part spherical 51 taken in a two-part case constituting the connection member 26, so as to constitute a swivel joint with a simple assembly clearance. Sealing is ensured by an annular seal 28 placed between the two parts of the housing 26. It is provided with a machining with two planar faces parallel to the x'x axis of the working cylinder and on which two are threaded dishes 53 formed at the base of the tubular body 5.
  • the latter can thus pivot only around a perpendicular axis on both sides 53, so that the axis 50 of the body tubular 5 moves in a plane.
  • the support block 20 is oriented so that this plane passes substantially by the axis x'x of the working cylinder 1.
  • the housing 26 is provided, on the side of the tubular body 5, a notch 27 which opens on one side so as to allow the orientation, on this side, of the tubular body 5 against the action of a spring plunger 54 which, in the absence external stresses, plate the tubular body 5, in the opposite direction, against the housing 26 in the position shown in Figure 5 for which the axis 50 of the body tubular is perpendicular to the axis x'x of the cylinder.
  • the nozzle 52 is mounted on a nozzle 55 which is immobilized in translation relative to the tubular body 5 but can rotate around the axis 50 thereof.
  • the nozzle 52 is applied and fixed to the end piece 55 by means of a clamping flange 52 'provided with a nut. It is thus possible to adjust an angle of inclination (k) of the median plane P 3 of the jet with respect to the axis x'x of the cylinder 1.
  • the nozzles 52 are adjusted so that the impact surfaces S are parallel.
  • each sprinkler member orientable A ' is provided with a means of varying the inclination (k) of the median plane of the jet as a function of the variation in orientation (i) of the axis 50 thereof.
  • a means of varying the inclination (k) of the median plane of the jet as a function of the variation in orientation (i) of the axis 50 thereof Such device will be described in detail later.
  • FIGS. 10 and 11 there is shown, respectively in front view and in top view, the assembly a spray boom with the control system the orientation of the sprinklers.
  • each cursor 6 At each end of the ramp, there is a slider 6 which is mounted sliding, without possibility of rotation, on a shaft 61, passing below the members irrigation A 'of the boom 3.
  • This cursor 6 carries a plurality of regularly spaced apart fingers 62 which project so as to pass between the tubular bodies 5 of a group of sprinklers A'2. So in the example shown in FIG. 10, which corresponds to FIG. 3, each cursor 6 carries six fingers 62 which each extend at the level of the tubular body 5 of a sprinkler member A'2 so as to take lateral support on it when the cursor 6 slides along the tree 61.
  • This sliding movement is controlled by a nut 7 engaged on a screw 71 and locked in rotation so to move longitudinally, with cursor 6 when the screw 71 is driven in one direction or the other, by a hydraulic motor 72.
  • the fingers 62 of the cursor 6 are moved apart by one step constant (a ') which is slightly less than the step (a) between the axes 50 of the sprinkler members A.
  • a ' step constant
  • the six fingers 62 of the cursor come successively bearing on the tubular bodies 5 correspondents of six sprinklers A'2. These therefore begin to rotate one after the other and this results that the angle of inclination (i) of the axis 50 of an organ 5 relative to the x'x axis of the cylinder decreases in going from the inside to the outside, in the way shown in Figure 3.
  • the arrangement is symmetrical with respect to the plane P 2 of symmetry of the rolling mill, the device comprising two sliders 6a, 6b whose displacements in opposite directions are controlled by two screws 71a, 71b having reverse threads and connected by an extension 73.
  • the rotation of the two screws, in one direction or the other, is controlled by a hydraulic motor 72 by means of a bevel gear.
  • Each cursor 6a, 6b is thus placed at the level of a group of sprinklers A'2 whose jets converge towards a transition zone 44a, 44b, at each end of the cooled zone 4 of the cylinder.
  • each cursor can thus move between two positions limits corresponding to the two ends of each series lateral 32a, 32b, respectively, an external position shown in solid lines in Figure 10 and a position internal represented by dotted lines.
  • each cursor 6 removably engage between the bodies tubular 5 of the sprinklers.
  • each slider 6a, 6b is associated with a pneumatic cylinder 63 whose rod carries a rack 64 on which meshes a toothed wheel 65 wedged at the end of the shaft 61 of cursor guidance 6.
  • cursor 6 is consisting of a sliding mounted tubular socket axially along the shaft 61 but locked in rotation with this one.
  • a rotation of the shaft 61 controlled by the pinion 65 and the rack 64 determines the rotation of the cursor 6 with, in a sense, the engagement of the fingers 62 between the tubular bodies 5 of the sprinklers corresponding and, in the other direction, their release in the position 62 'shown in dashes in FIG. 7.
  • the fingers are placed below the level of the sprinklers and therefore do not oppose the sliding of the cursor 6.
  • the nut 7 is provided a protruding drive part 73 which engages in a circular groove 66 of the cursor 6 allowing the rotation of it around its axis.
  • the hydraulic displacement motor 72 sliders has two speed control controlled by a pulse generator so as to achieve, on the one hand, a rapid displacement of the cursors 6a, 6b for the choice of the group of sprinklers to be directed and, on the other part, a fine adjustment of the cursor position to determine an optimal reduction in the spacing step of the impact surfaces according to the edge defects to be corrected.
  • each sprinkler 5 is substantially concurrent with the axis x'x of the cylinder 1 and the nozzle 52 forms a flat jet, of small thickness, which is centered on a median plane P 3 transversely intersecting the axis x'x.
  • the nozzles 52 are adjusted so that the median planes P 3 of the impact surfaces S are parallel and inclined at the same angle (k) relative to the axis x'x of the cylinder.
  • the cooling effect is applied not only over the entire width (a) of the zone corresponding to the jet considered, but also over part of the two adjacent zones, the overlap (r) possibly being, for example, half the pitch (a).
  • the opening or closing of each valve 25 is controlled by all or nothing, the cooling effect is distributed over the entire length of the sprinkled face 4 of the cylinder 1.
  • the axes 50 of the sprinklers are spaced from each other by the same pitch (a) and the median planes P 3 of the jets are parallel and inclined by the same angle ( k) relative to the axis x'x of the cylinder 1.
  • the sprinklers are oriented so as to reduce the distance between the axes of the jets up to a pitch which can be, for example, half of the constant pitch (a) in the central part 41 and the first lateral part 43.
  • the end piece 55 on which the nozzle 52 is fixed is provided with a pallet 56 on which a torsion spring 57 bears, the opposite end of which is engaged in a hole in the tubular body, at the end d 'entry of it.
  • the pallet 56 is applied by the spring 57 against a pin 58 fixed on the connection member 26 and the median plane P 3 is then inclined by the angle (k) corresponding to the adjustment of the nozzle.
  • the variation of the angle of inclination (k) of the median plane P 3 of a jet depends on the length of the corresponding finger 62.
  • the length of the corresponding finger 62 By gradually increasing the length of the fingers, from the inside to the outside, it is therefore possible to determine a progressive straightening of the jet, starting from section 43 to the end of the area 44.
  • the overlap (r 1 ) between two adjacent impact surfaces is reduced in the same way as their spacing (a 1 ) and remains of the order of half of it.
  • the gradual variation of the angle of inclination (k) makes it possible to avoid interference between the impact surfaces S, on the side where these converge.
  • figure 12 shows, in three successive diagrams, progressive movement of the cursor 6 relative to a starting position, which determines the gradual tilting of the jets and the tightening of impact surfaces.
  • Figure 12a shows the position of the cursor 6 to from which all fingers 62 came into contact with the sprinklers forming the orientable section 34 of the ramp.
  • the angle of inclination (i) of the axes 50 of the jets fluid increases gradually since the first nozzle 5a to the last nozzle 5b in section 34, which, in this position of the cursor, is still directed perpendicular to the axis of the cylinder.
  • the center of the jet of the first nozzle 5a in the series is then at a distance (c 1 ) from the starting position of the cursor 6, for which the same jet was perpendicular to the axis of the cylinder and the transition zone 44a extends over a width (d 1 ) to the axis of the first nozzle 5c of section 33.
  • the last nozzle 5b of section 34 has not yet started to pivot and its axis is therefore located at the distance (a) from the axis of the nozzle 5c, for example 50 mm.
  • Figure 12b shows an intermediate position and the figure 12c shows the final position for which the axes jets are regularly separated by half a step (a / 2), by example 25 mm.
  • transition zone has moved slightly inwards as the distance (c 2 ) has increased and that, at the same time, its width (d 2 ) has decreased slightly compared to the initial width (d 1 ).
  • Adjusting the cursor position therefore, on the one hand, to vary the spacing and the inclination of the jets and on the other hand, slightly modify the width of the transition zone and the relative positions of the jets by compared to the edge of the strip.
  • the progressive tightening of the axes of the jets is accompanied by a gradual recovery of their median planes which allows ensure a uniform distribution of the fluid over the entire height of the cooled face 4.
  • nozzles currently used normally correspond to a spacing of 50 mm approximately, it is quite certain that this spacing is a function of the equipment available and the characteristics of the rolling mill on which the device is installed.
  • each nozzle is usually provided with a slot for forming a flat section jet substantially rectangular but you can also use several orifices distributed in a range and whose jets are merge to form an impact surface on the cylinder elongated, narrow.
  • a member additional sprinkler 8 which can move along a support 81 parallel to the screw 71 for controlling the cursor movements 6.
  • each additional sprinkler 8 placed on one side of the strip is mounted on a slider 80 which is shaped so as to allow passage of the first screw 71.
  • Each nozzle 8 is supplied by a channel formed inside the slider 80 and to which is connected, by means of a swivel joint, a supply line 83, as shown in FIG. 11.
  • This pipe 83 is slidably and leaktightly mounted in a fixed tube 84 which extends on either side of the plane of symmetry P 2 and is connected to a central supply 85.
  • Each additional nozzle 8 forms a flat jet J ', of preferably oriented vertically and which can move under the action of screw 81, so as to be positioned with precision according to the fault to be corrected.
  • the support 81 is consisting of two inverted pitch screws connected by an extension and respectively engaging in threaded bores provided on each cursor 80a, 80b.
  • a hydraulic motor 82 control the rotation of the screw 81 determines equal displacements, in opposite directions of the sliders 80a, 80b and therefore makes it possible to adjust the positions of the jets J ′ of the two nozzles 8a, 8b relative to the two edges of the strip, the corresponding pipes 83a, 83b sliding in both ends of the central tube 84.
  • a pulse generator makes it possible to control these displacements, in opposite direction, of the two cursors 80a, 80b of so as to precisely adjust the position of the two nozzles 8a, 8b with respect to the two edges of the strip.
  • the two nozzles 8 can be supplied at a temperature other than the nozzles A of the ramp 3, the heat transfer fluid being able, moreover, to be of another nature.
  • the invention provides several thermal control means whose effects can be combined so as to obtain a quality of flatness also perfect as possible.
  • the invention does not apply only to new installations but also allows improve plant performance more old. Indeed, the watering ramps and the mechanisms associated constitute compact sets which can be easily installed, even in a rolling stand existing.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé de contrôle thermique du profil d'un cylindre dans un laminoir par aspersion, sur une zone refroidie (4) du cylindre (1), d'une série de jets de fluide (J) formant chacun une surface d'impact (S) de forme allongée. Conformément à l'invention, on fait varier l'écartement (a) entre les axes médians des surfaces d'impact (S) en fonction de la position desdites surfaces d'impact sur la longueur de la zone refroidie (4) de façon que celle-ci comprenne une zone centrale (41, 43) à pas sensiblement constant et deux zones de transition (44) s'étendant de part et d'autre de la zone centrale au moins jusqu'au niveau des deux rives (13) de la bande (M) et dans lesquelles l'écartement entre les axes médians des surfaces d'impact (S) est réduit par rapport au pas constant (a) de la zone centrale (41, 43).

Description

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de contrôle thermique du profil d'un cylindre dans un laminoir.
Un installation de laminage de bande métallique comprend, d'une façon générale, une ou plusieurs cages de laminoir comportant chacune au moins deux cylindres de travail et associées à des moyens de commande du défilement d'une bande à laminer entre lesdits cylindres.
Habituellement, chaque cage de laminoir comporte deux colonnes de support écartées et reliées par des traverses, entre lesquelles est monté un ensemble de cylindres superposés ayant des axes parallèles et placés sensiblement dans un même plan de serrage sensiblement perpendiculaire à la direction de défilement du produit.
On peut réaliser des laminoirs de différents types. En général, dans un laminoir, le produit à laminer passe entre deux cylindres de travail qui définissent le plan de laminage ; ces cylindres ont, de préférence, un diamètre relativement réduit au regard des efforts auxquels ils sont soumis et donc appuyés respectivement sur au moins deux cylindres de soutien entre lesquels est appliqué l'effort de laminage.
Les laminoirs dits de type "quarto", comportent donc quatre cylindres superposés, respectivement deux cylindres de travail associés, respectivement, à deux cylindres de soutien de plus grand diamètre.
Dans les laminoirs "sexto", des cylindres intermédiaires sont interposés entre chaque cylindre de travail et le cylindre de soutien correspondant.
D'autres types de laminoir, comprenant un plus ou moins grand nombre de cylindre sont connus et utilisés dans l'industrie.
Les cylindres prennent appui les uns sur les autres le long de lignes d'appui sensiblement parallèles, et dirigés suivant une génératrice dont le profil, normalement rectiligne, dépend des efforts appliqués et de la résistance des cylindres. Généralement l'effort de serrage est appliqué par des vis ou des vérins interposés entre la cage et les extrémités de l'arbre du cylindre de soutien supérieur, le cylindre de soutien inférieur prenant appui par ses extrémités directement sur la cage.
Les efforts de serrage sont appliqués entre les deux extrémités des deux cylindres de soutien. Etant donné, que le produit laminé, de largeur variable ne couvre pas en totalité la longueur des cylindres de travail, chaque cylindre peut fléchir sous l'action des efforts appliqués et il en résulte une variation d'épaisseur de l'espace de passage de la bande entre les cylindres de travail, les bords de la bande pouvant être ainsi plus minces que la partie centrale. Ces défauts d'épaisseur se traduisent aussi par des défauts de planéité de la bande laminée, particulièrement en laminage à froid et dans les épaisseurs minces.
Depuis longtemps, on a essayé de corriger ces défauts d'épaisseur sur le profil en travers du produit laminé et l'on a utilisé à cet effet différents moyens. Par exemple, on a proposé de compenser la déformation des cylindres due à l'effort de laminage par un bombement de leur surface obtenu par usinage selon un profil particulier. On aussi proposé de réaliser une correction réglable de manière continue, par des effets de cambrage des cylindres de travail, qui sont généralement de petits diamètres, en appliquant des efforts contrôlés de flexion sur les deux extrémités de leur arbre.
Plus récemment, on a proposé de modifier la répartition des contraintes sur la largeur des cylindres en donnant à au moins l'un des cylindres de soutien un profil réglable. Un tel cylindre comprend une enveloppe déformable montée rotative autour d'un arbre fixe sur lequel est appliqué l'effort de serrage et prenant appui sur cet arbre par l'intermédiaire d'un ensemble de vérins réglables individuellement en position et/ou en pression par un système de régulation, en fonction d'une mesure d'une planéité effectuée sur la bande, en aval du laminoir, les défauts d'épaisseur ainsi déterminés étant compensés en agissant sur la répartition des contraintes sur la largeur de la bande.
Ces défauts d'épaisseur sont dus, essentiellement, à l'aplatissement des cylindres sous la charge et les actionneurs proposés agissent sur le profil de la génératrice d'appui pour modifier l'allure générale de la déformation mais ne permettent pas de corriger localement le profil du cylindre en section transversale, à un endroit considéré.
On a aussi proposé de compenser l'aplatissement des cylindres, ou du moins l'inégalité de l'aplatissement selon la largeur, par une variation de diamètre obtenue localement par dilatation thermique.
En effet le laminage dégage généralement beaucoup de chaleur par frottement de la bande laminée entre les cylindres de travail et il est donc nécessaire de les refroidir. A cet effet, au moins l'un des cylindres, normalement un cylindre de travail, est associé à une rampe d'aspersion d'un fluide caloporteur comprenant une pluralité d'organes d'arrosage écartés les uns des autres le long d'une direction parallèle à l'axe du cylindre et munis chacun d'une buse d'aspersion d'un jet de fluide dirigé sur une face du cylindre tournée vers la rampe et dont le débit est déterminé, pour chaque organe d'arrosage, au moyen d'une vanne commandée individuellement par un système de réglage.
Cet effet thermique doit être limité à la partie du cylindre recouvrant la bande en cours de défilement et c'est pourquoi le système de réglage des débits détermine l'ouverture des vannes des organes d'arrosage sur une partie limitée de la rampe déterminant l'aspersion du fluide sur une zone refroidie du cylindre correspondant à la largeur de la bande laminée et la fermeture des vannes sur les parties restantes de la rampe.
Chaque buse d'aspersion est habituellement munie d'une fente permettant de délivrer un jet plat centré sur un plan médian qui coupe transversalement l'axe du cylindre de façon à former une surface d'impact allongée ayant une faible largeur et s'étendant sur une partie de la hauteur du cylindre.
La zone refroidie est donc constituée d'une série de surfaces d'impact sensiblement parallèles et écartées les unes des autres d'une distance un peu supérieure à la largeur de chaque surface.
De préférence, les plans médians des jets plats, dans lesquels sont placés les grands axes des surfaces d'impact, sont inclinés par rapport à l'axe du cylindre, de façon que l'impact se répartisse, à gauche et à droite, de part et d'autre du centre du jet, en recouvrant une largeur qui déborde légèrement au dessus et en dessous des centres des jets adjacents, sans interférence entre les surfaces d'impact.
En outre, le débit moyen, par unité de temps, du jet de fluide aspergé sur chaque surface d'impact peut être réglé individuellement par le système de réglage des débits. Il est ainsi possible de contrôler avec précision, par zones fractionnées, une variation du profil, en section transversale, du cylindre sur toute la longueur de la zone refroidie, de façon à modifier la répartition des contraintes pour corriger des défauts de planéité détectés en aval.
De tels systèmes ont démontré leur efficacité, particulièrement pour le laminage de bandes minces et très minces. Ils ont été utilisés, initialement, pour le laminage de métaux non ferreux, en particulier, d'aluminium, en raison de la faible inertie thermique due à la faible épaisseur et la malléabilité du métal. Cependant, plus récemment, on a cherché à appliquer également ce procédé de contrôle thermique au laminage des métaux ferreux.
Grâce à tous ces moyens nouveaux, on a pu améliorer considérablement la qualité de planéité des tôles laminées. Cependant, en raison même de cette amélioration, des défauts résiduels, auxquels on n'avait pas prêté attention auparavant, ont été mis en évidence sur les bords des bandes laminés, particulièrement les plus minces.
L'invention remédie à cet inconvénient en apportant des perfectionnements aux systèmes utilisés jusqu'à présent pour le contrôle des cylindres de laminoir qui permettent d'obtenir une qualité de planéité aussi parfaite que possible.
A cet effet, l'invention utilise un système de contrôle thermique de type classique dans lequel au moins un cylindre du laminoir est associé à au moins une rampe d'aspersion d'un fluide permettant de contrôler, par zones fractionnées, l'effet des jets de fluide sur une zone refroidie du cylindre.
Conformément à l'invention, on fait varier l'écartement entre les axes médians des surfaces d'impact en fonction de la position desdites surfaces d'impact des jets de fluide sur la longueur de la zone refroidie de façon que celle-ci comprenne une zone centrale dans laquelle les axes médians des surfaces d'impact sont écartés d'un pas sensiblement constant et deux zones de transition s'étendant de part et d'autre de la zone centrale au moins jusqu'aux deux rives de la bande et dans lesquelles l'écartement entre les axes médians des surfaces d'impact est réduit par rapport au pas de la zone centrale.
De façon particulièrement avantageuse de l'invention, la rampe d'aspersion comprend une partie centrale à pas constant, correspondant à la zone centrale de la zone refroidie, dans laquelle chaque jet de fluide est dirigé suivant un axe d'injection perpendiculaire à l'axe du cylindre et deux parties latérales à pas réduit, dans lesquelles on fait varier les orientations des axes des jets par rapport à l'axe du cylindre, de façon à les faire converger respectivement vers deux zones de transition de part et d'autre de la zone centrale du cylindre, le nombre de buses à jets convergents étant tel que, compte tenu de leur écartement sur la rampe, chaque partie latérale de la rampe couvre une longueur supérieure à celle de la zone de transition correspondante du cylindre.
De préférence, on incline d'un même angle non nul par rapport à l'axe du cylindre, les plans médians des jets dirigés sur la zone centrale du cylindre et l'on augmente progressivement l'angle d'inclinaison des plans médians des jets dirigés respectivement sur les deux zones de transition, à mesure que la surface d'impact correspondante s'écarte de la zone centrale.
L'invention s'applique donc à un dispositif de contrôle thermique comportant, de façon connue, au moins une rampe d'arrosage constituée d'une pluralité d'organes d'arrosage espacés alimentés en fluide caloporteur et munis chacun d'une vanne associée à un système de réglage individuel du débit aspergé par chaque organe d'arrosage.
Selon l'invention, la largeur du produit à laminer pouvant varier entre une largeur minimale et une largeur maximale, la rampe d'arrosage comprend au moins trois séries d'organes d'arrosage, respectivement, une série centrale couvrant une partie centrale de la zone refroidie sur une longueur au plus égale à la largeur minimale du produit et dans laquelle les organes d'arrosage ont des directions fixes de telle sorte que les axes des surfaces d'impact correspondantes soient écartés d'un pas constant dans ladite partie centrale de la zone refroidie et deux séries latérales s'étendant de part et d'autre de la série centrale pour couvrir, au total, une longueur au moins égale à la largeur maximale du produit et dans lesquelles les organes d'arrosage sont montés pivotants sur la rampe, chaque série latérale étant associée à un moyen de réglage de l'orientation d'au moins un groupe d'organes d'arrosage pivotants, de façon à réduire les écarts entre les axes des surfaces d'impact dans une zone de transition à chaque extrémité de la zone refroidie du cylindre.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la bande à laminer étant centrée sur un plan longitudinal de symétrie du laminoir, chaque série latérale d'organes d'arrosage comprend, en allant de l'intérieur vers l'extérieur, une première section dans laquelle les axes des jets sont orthogonaux à l'axe du cylindre et qui couvre une première partie latérale de la zone refroidie du cylindre sur une longueur telle que la longueur totale de la partie centrale de la zone refroidie, augmentée desdites premières parties latérales soit inférieure à la largeur de la bande, et une seconde section dans laquelle les axes des jets sont inclinés vers l'intérieur par rapport à l'axe du cylindre et qui couvre une seconde partie latérale de la zone refroidie sur une longueur telle que la longueur totale de ladite zone refroidie soit au moins égale à la largeur de la bande, chaque seconde section d'une série latérale couvrant, à une extrémité de la zone refroidie, une zone de transition correspondant à une rive de la bande et dans laquelle les axes médians des surfaces d'impact sont écartés d'une distance inférieure au pas d'écartement desdites surfaces, respectivement dans la partie centrale et les premières parties latérales de la zone refroidie.
De façon particulièrement avantageuse, les moyens de réglage de l'orientation des jets comprennent deux moyens de commande du pivotement d'un groupe d'organes d'arrosage, respectivement sur chaque série latérale, chaque moyen de commande étant déplaçable le long de la rampe et associé à un moyen de réglage de sa position en fonction de la largeur de la bande et à un moyen d'engagement sélectif dudit moyen de commande avec un groupe d'organes d'arrosage constituant une seconde section de chaque série latérale pour couvrir une zone de transition, à chaque extrémité de la zone refroidie.
Habituellement, chaque organe d'arrosage comprend un corps tubulaire ayant une extrémité de sortie munie d'une buse de formation du jet, et une extrémité d'entrée reliée à la conduite par l'intermédiaire d'une pièce de branchement limitant un canal de liaison entre l'intérieur de la conduite et l'extrémité d'entrée du corps tubulaire, sur lequel est placée une vanne reliée individuellement au système de réglage.
Selon l'invention, dans chaque série latérale de la rampe, chaque organe d'arrosage comprend un corps tubulaire monté pivotant sur la pièce de branchement autour d'au moins un axe orthogonal à l'axe du cylindre.
Pour régler les orientations des jets, chaque série latérale d'organes d'arrosage est associée à un moyen de commande sélective du pivotement d'un groupe d'organes d'arrosage comprenant un curseur muni de doigts écartés et monté coulissant sur un support, le long d'un axe parallèle à la conduite d'alimentation de la rampe, un moyen de commande du coulissement du curseur sur son support pour le réglage de la position du curseur le long de la rampe et un moyen de commande de la rotation du curseur autour de son axe dans deux sens opposés, respectivement d'engagement et de dégagement des doigts du curseur entre les corps tubulaires d'un groupe d'organes d'arrosage de la rampe.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les doigts du curseur sont écartés d'une distance constante un peu inférieure à l'écart entre les axes des corps tubulaires de deux organes d'arrosage voisins, lesdits doigts du curseur prenant appui l'un après l'autre sur lesdits corps tubulaires lors du coulissement du curseur, pour déterminer une variation progressive des angles d'inclinaison des jets par rapport à l'axe du cylindre.
Mais l'invention couvre également d'autres caractéristiques avantageuses qui font l'objet des sous revendications et apparaítront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés.
La figure 1 représente schématiquement, en élévation, l'ensemble des cylindres d'un laminoir de type quarto équipé de deux systèmes d'arrosage, respectivement, des deux cylindres de travail.
La figure 2 est une vue de face schématique de l'ensemble des cylindres
La figure 3 est une vue en plan schématique de l'ensemble d'une rampe d'arrosage.
La figure 4 montre schématiquement la répartition des surfaces d'impact des jets à l'extrémité de la zone refroidie d'un cylindre.
La figure 5 est une vue, en coupe axiale, d'un organe d'arrosage.
La figure 6 est une vue schématique, en coupe longitudinale, de l'extrémité d'une rampe d'aspersion.
Les figures 7, 8 et 9 sont des vues en coupe transversale, respectivement suivant les lignes AA, BB, CC de la figure 6.
La figure 10 montre l'ensemble de la rampe d'aspersion, en coupe longitudinale suivant la ligne DD de la figure 7.
La figure 11 est une vue en coupe longitudinale suivant la ligne EE de la figure 8.
La figure 12 illustre schématiquement les différentes possibilités de réglage.
Sur les figures 1 et 2 on a représenté schématiquement, respectivement en coupe transversale et en vue de face, l'ensemble d'un laminoir de type quarto comportant quatre cylindres superposés, respectivement deux cylindres de travail 1, 1' et deux cylindres de soutien 10, 10', l'ensemble étant placé à l'intérieur d'une cage 11 portant des moyens 12 d'application d'efforts de serrage sur les extrémités de l'arbre de l'un des cylindres de soutien 10, l'autre cylindre de soutien 10' reposant sur des cales. On réalise ainsi le laminage d'un produit M qui passe, suivant un plan horizontal de défilement P1, entre les deux cylindres de travail 1, 1'. Normalement, le produit M est centré sur un plan vertical de symétrie P2 de la cage.
Le produit à laminer M est constitué d'une bande métallique ayant deux rives 13a, 13b écartées d'une largeur L qui, en fonction du type de produit à laminer, peut varier entre une largeur minimale L0 et une largeur maximale L1 Généralement, la largeur L du produit est inférieure à la longueur des cylindres de travail dont la génératrice d'appui 14 est appliquée sur le produit seulement sur une partie de sa longueur. Il en résulte, comme on l'a indiqué plus haut, que l'effort de laminage appliqué par les moyens de serrage 12 entre les cylindres détermine une flexion de ceux-ci qui modifie la répartition des contraintes le long de la génératrice d'appui 14, les deux rives 13a, 13b de la bande étant, généralement, plus comprimées que la partie centrale.
Il en résulte des défauts de planéité qui peuvent être compensés en agissant sur le profil des cylindres.
Comme on l'a indiqué plus haut, on connaít, en particulier, des dispositifs mécanique de correction des défauts de planéité qui exercent des efforts de flexion, dans un sens ou dans l'autre, sur les extrémités des cylindres de travail ou bien agissent sur le profil d'un cylindre de soutien constitué d'une enveloppe déformable tournant autour d'un arbre fixe.
Ces dispositifs permettent d'améliorer considérablement la qualité de planéité des bandes laminées. Cependant, il existe encore des défauts résiduels sur les deux rives de la bande et l'on s'est avisé que, même pour des bandes de très faible épaisseur, ces défauts résiduels pouvaient être dûs à la discontinuité brutale de la répartition des contraintes qui se produit au niveau de chaque bord, du fait que, à partir de celui-ci, le cylindre de travail n'est plus appliqué sur le produit.
Or, les dispositifs mécaniques de correction de planéité dans lesquels la répartition des contraintes est corrigée par cambrage des cylindres de travail ou en utilisant un cylindre de soutien à enveloppe déformable ne permettent pas d'adapter localement le profil des cylindres de travail pour tenir compte de cette discontinuité car la déformée du cylindre est nécessairement progressive.
De plus, dans le cas de bandes très minces, les cylindres de travail viennent en contact entre eux à l'extérieur de la bande, ce qui limite les possibilités de correction.
Comme on l'a vu, il est possible, également, de contrôler thermiquement le profil des cylindres par aspersion de fluide en zones fractionnées. Toutefois, les dispositifs utilisés, jusqu'à présent, à cet effet, ne permettaient pas de régler avec suffisamment de précision le profil du cylindre au niveau de chaque bord.
En effet, les organes d'arrosage ont nécessairement des dimensions minimales qui dépendent du débit de fluide à faire passer et de l'encombrement des pièces mécaniques et il n'est pas possible de réduire cet encombrement en dessous d'une certaine limite.
De plus, la miniaturisation des composants utilisés n'est pas compatible avec leur fiabilité. Or, comme il faut corriger les défauts de planéité apparaissant sur une bande défilant à très grande vitesse, les vannes associées aux organes de réglage et permettant de régler le débit moyen aspergé sont sollicitées alternativement, à l'ouverture et à la fermeture, avec une période de quelques secondes seulement. En outre, il est habituel, maintenant, de faire fonctionner une installation de façon continue pendant de très longues périodes, éventuellement de plusieurs mois et les arrêts, en fonctionnement normal, sont trop courts pour permettre des réglages ou le remplacement de pièces défectueuses.
C'est pourquoi, conformément à l'invention, au lieu de chercher à réduire autant que possible l'encombrement des organes d'arrosage, on utilise, au contraire, des organes d'arrosage ayant les dimensions nécessaires pour assurer leur fiabilité et, pour améliorer la précision du contrôle thermique, on fait simplement varier les orientations des jets aux deux extrémités de la rampe de façon à réduire l'écartement entre les axes médians des surfaces d'impact sur une zone de transition de largeur réglable, au niveau de chaque bord latéral de la bande.
En pratique, cette zone de transition peut avoir une largeur de 30 à 40 mm et l'écartement entre les axes des surfaces d'impact des jets peut être réduit, par exemple, jusqu'à la moitié du pas d'écartement qui correspond, dans la zone centrale, à l'encombrement minimal des organes d'arrosage.
Dans le cas représenté sur la figure 1, d'un laminoir de type quarto, on utilise deux dispositifs d'aspersion 2, 2' placés, respectivement, de part et d'autre du plan P1 de défilement de la bande M à laminer et comportant chacun au moins une rampe 3, 3' d'aspersion d'un fluide caloporteur sur une face latérale 4 du cylindre de travail correspondant 1, 1'.
D'une façon générale, chaque rampe d'aspersion 3, 3' est constituée d'une pluralité d'organes d'arrosage A disposés côte à côte, à égale distance les uns des autres, sur un bloc de support 20 formant une poutre rigide portée, à ses extrémités, par les deux colonnes de la cage 11 et qui s'étend parallèlement à l'axe du cylindre de travail 1, sur toute la longueur de celui-ci.
De façon connue, chaque dispositif de refroidissement 2, 2' peut aussi comprendre une seconde rampe 21, 21' d'aspersion de fluide. Cette seconde rampe est dirigée vers le cylindre de soutien supérieur 10, au dessus de la bande M et dans l'espace compris entre celle-ci et le cylindre de travail inférieur 1', au dessous de la bande.
Une telle disposition n'est pas nécessairement symétrique, le fluide pouvant se répartir par gravité pour assurer la lubrification de l'ensemble des cylindres.
Chaque organe d'arrosage A est constitué d'un corps tubulaire 5 fixé par une pièce de branchement 26 sur le bloc de support 20, 20' dans lequel sont ménagées des conduites d'alimentation, respectivement 22 pour la rampe d'aspersion principale 3, 3' et 23 pour la rampe secondaire 21, 21'.
Chaque pièce de branchement 26 d'un organe d'arrosage A est mise en communication avec la conduite d'alimentation 23 par un canal de liaison 24 sur lequel est placée une électrovanne 25 commandée individuellement de façon à contrôler le débit d'alimentation de l'organe d'arrosage A. A son extrémité opposée, le corps tubulaire 5 est fermé par une buse 52 munie d'une fente pour la formation d'un jet plat de fluide J de faible épaisseur, centré sur un axe 50 et ayant un plan médian P3 qui coupe transversalement l'axe x'x du cylindre.
Comme le montre la figure 1, les blocs de support 20, 20' des deux dispositifs d'aspersion 2, 2' sont orientés de façon que les axes 50 des jets de fluide formés par chaque rampe 3, 3' soient placés dans des plans passant sensiblement par les axes des cylindres de travail correspondants 1, 1'.
Chaque jet de fluide J frappe donc la face 4 du cylindre tournée vers la rampe 3 suivant sur une surface allongée S ayant sensiblement la forme d'un rectangle curviligne avec un grand axe transversal à l'axe x'x et présentant une largeur faible par rapport à la distance entre les axes de deux jets voisins, de telle sorte qu'il n'y ait pas d'interférences entre les surfaces d'impact. L'effet de refroidissement peut ainsi être réglé localement par zones fractionnées.
Toutes ces dispositions sont classiques et ne nécessitent pas une description plus détaillée.
L'invention diffère des dispositifs d'aspersion utilisés habituellement par le fait que la rampe d'aspersion 3 est constituée, de la façon représentée schématiquement sur la figure 3, de trois séries d'organes d'arrosage, respectivement une série centrale 31 constituée d'organes d'arrosage A qui sont fixés rigidement sur le bloc de support 20 et deux séries latérales, respectivement 32a, 32b, constituées d'organes d'arrosage orientables A' qui sont montés pivotants sur le bloc de support 20 et dont on peut régler l'orientation par rapport à la face arrosée du cylindre 1.
Comme on l'a indiqué plus haut, chaque organe d'arrosage A, A' doit présenter des dimensions suffisantes pour assurer un fonctionnement fiable. Les pièces de branchement 26 sont donc écartées les unes des autres, le long de la rampe 3, d'un pas constant (a) qui correspond à l'encombrement minimal des organes d'arrosage.
Le nombre d'organes d'arrosage fixes A constituant la série centrale 31 de la rampe 3 est déterminé, en fonction du pas d'écartement (a), de façon à couvrir une longueur du même ordre que la largeur minimale L0 de la bande. Les axes 50 des jets aspergés sont perpendiculaire à l'axe x'x du cylindre 1 de telle sorte que les surfaces d'impact des jets J sont écartées du même pas.
Les organes d'arrosage orientables A' de chaque série latérale 32a, 32b sont écartés du même pas (a) et leur nombre est déterminé en fonction de la longueur restante (L1-L0)/2 de la rampe, de façon à couvrir la largeur maximale L1 de la bande.
Cependant, comme on l'a déjà indiqué, la longueur de la zone refroidie 4 doit être limitée à la partie efficace du cylindre. A cet effet, les électrovannes 25 associées à chaque organe d'arrosage A, A' sont commandées individuellement par un système de réglage des débits qui détermine, en fonction de la largeur effective L de la bande, le nombre d'organes d'arrosage dont les vannes sont ouvertes.
Comme habituellement, la longueur de la rampe, c'est à dire la distance entre les axes des buses placées respectivement aux deux extrémités de celle-ci, correspond sensiblement à la largeur maximale L1 du produit. Lorsque la largeur L du produit est inférieure à cette largeur maximale, il existe donc, à chaque extrémité de la rampe 3, un certain nombre d'organes d'arrosage correspondant à la partie du cylindre 1 qui n'est pas couverte par la bande et dont les vannes sont donc fermées.
Sur la figure 2, par exemple, on a représenté schématiquement un laminoir ayant une largeur maximale L1. On voit que, si le produit présente une largeur L, les vannes des organes d'arrosage sont ouvertes seulement sur une partie centrale de la rampe couvrant la même longueur L du cylindre que le produit et sont fermées aux deux extrémités, sur une longueur (L1-L)/2.
Dans la disposition habituelle, le fluide est réparti de façon régulière sur une zone refroidie du cylindre de travail 1, qui s'étend sur une longueur sensiblement égale à la distance L entre les deux bords 13a, 13b du produit, les parties restantes du cylindre 1 n'étant pas refroidies.
Dans l'invention, au contraire, la zone refroidie 4, qui est représentée hachurée sur la figure 2, est divisée en plusieurs parties.
Dans la partie centrale 16 de la bande, qui s'étend sur une largeur L' de part et d'autre du plan de symétrie P2, le contrôle thermique de la répartition des contraintes peut être effectué de façon classique, par aspersion de jets de fluide régulièrement répartis sur une zone centrale de la face correspondante du cylindre de travail 1. En revanche, de part et d'autre de cette zone centrale, le pas d'écartement des surfaces d'impact des jets de fluide est plus resserré de façon à réaliser deux zones de transition correspondant, respectivement, aux zones de rive 15a, 15b de la bande et dans lesquelles le contrôle thermique est assuré avec plus de précision de façon à corriger des défauts résiduels éventuels.
A cet effet, comme on l'a indiqué plus haut, la rampe d'aspersion 3 comprend trois séries d'organes d'arrosage, respectivement une série centrale 31 et deux séries latérales 32a, 32b. L'ensemble est représenté schématiquement sur la figure 3.
La série centrale 31, qui est centrée sur le plan de symétrie P2 du laminoir, est constituée d'organes d'arrosage fixes A, dont les axes 50 sont parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe x'x du cylindre.
En revanche, chaque série latérale 32a, 32b est constituée d'organes d'arrosage orientables A' qui sont montés pivotants sur le bloc de support 20 d'une façon qui sera décrite en détail plus loin et dont l'orientation peut être déterminée au moyen d'un curseur 6. Celui-ci se déplace le long de la rampe 3, parallèlement à l'axe x'x du cylindre et peut s'engager sur un certain nombre d'organes d'arrosage 42 de chaque série latérale 32.
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, la bande à laminer présente une largeur L voisine de la largeur maximale L1 de la bande. Les deux curseurs 6a, 6b, qui seront décrits en détail plus loin, sont donc placés aux deux extrémités de la rampe 3 de façon à faire converger vers l'intérieur de la bande, c'est à dire vers le plan de symétrie P2, deux groupes d'organes d'arrosage placés respectivement aux deux extrémités de la rampe 3 et comprenant chacun, par exemple, six organes d'arrosage.
Chaque série latérale 32 comprend donc deux sections, respectivement une première section 33 et une seconde section 34.
Dans la première section 33 qui s'étend dans le prolongement de la série centrale 31 à chaque extrémité de celle-ci, les organes d'arrosage A'1 sont dirigés perpendiculairement à l'axe x'x du cylindre. Dans la seconde section 34 qui s'étend au delà de la section 33 jusqu'à l'extrémité de la partie effective de la rampe 3 dont les vannes sont ouvertes, les organes d'arrosage A'2, orientés par le curseur 6, convergent vers l'intérieur de la bande.
Chaque partie de la rampe 3 ainsi définie détermine l'arrosage d'une partie correspondante de la face arrosée 4 du cylindre qui comprend donc une partie centrale 41 arrosée par la série centrale 31 de la rampe 3 et prolongée, de chaque côté, respectivement par une première partie latérale 43 arrosée par la première section 33 de la série latérale 32 et une seconde partie latérale 44 arrosée par la seconde section 34.
Dans la partie centrale 41 et les premières parties latérales 43a, 43b, les surfaces d'impact des jets sont régulièrement écartées du pas (a) correspondant à l'espacement constant des organes d'arrosage. En revanche, les secondes parties latérales 44a, 44b, placées respectivement aux deux extrémités de la zone refroidie 4 constituent des zones de transition dans lesquelles les surfaces d'impact sont plus rapprochées, ce qui permet de contrôler, avec plus de précision, l'effet thermique de l'arrosage pour compenser d'éventuels défauts résiduels observés en aval sur les deux rives de la bande.
Etant donné que, aux deux extrémités, les jets de fluide convergent vers l'intérieur, la longueur totale de la rampe 3 doit être un peu supérieure à la longueur totale de la zone refroidie 4.
Si la bande à laminer présente une largeur nettement inférieure à la largeur maximale L1, le système de réglage des débits détermine la fermeture des vannes d'un certain nombre d'organes d'arrosage qui constituent, à chaque extrémité de la rampe, une troisième section de la série latérale 32a, 32b dont les vannes sont fermées. Dans ce cas, les deux curseurs 6a, 6b sont déplacés vers l'intérieur de façon à s'engager respectivement, à chaque extrémité de la partie effective de la rampe 3 dont les vannes sont ouvertes, sur un groupe d'organes d'arrosage dont les jets convergent sur une zone de transition 44 de la surface refroidie 4 du cylindre, à chaque extrémité de celle-ci.
Pour tenir compte de la convergence des jets, cette partie de la rampe dont les vannes sont ouvertes doit couvrir une longueur supérieure à celle de la zone refroidie 4 du cylindre qui est elle-même, de préférence, un peu supérieure à la largeur réelle du produit (L). De la sorte, chaque zone de transition 44a, 44b s'étend vers l'extérieur, au delà du bord 13a, 13b de la bande, ce qui permet de mieux éviter la discontinuité dans la répartition des contraintes, en contrôlant le profil de la génératrice d'appui sur une zone de transition recouvrant complètement le bord de la bande.
Sur la figure 5, on a représenté, en coupe axiale, un organe d'arrosage A' de type pivotant comprenant, comme habituellement, un corps tubulaire 5 limitant un canal d'injection centré sur un axe 50 et ayant une extrémité d'entrée 51 reliée par une pièce de branchement 26 au bloc de support 20 non représenté sur la figure 5 et une extrémité de sortie munie d'une buse 52 comportant une fente de formation d'un jet plat de fluide.
Dans la série centrale 31 de la rampe, le corps tubulaire 5 est fixé rigidement sur l'organe de branchement 26. En revanche, dans une série latérale 32, l'extrémité d'entrée 51 du corps tubulaire 5 est constituée d'une partie sphérique 51 prise dans un boítier en deux parties constituant l'organe de branchement 26, de façon à constituer une articulation rotulante avec un simple jeu de montage. L'étanchéité est assurée par un joint annulaire 28 placé entre les deux parties du boítier 26. Celui-ci est muni d'un usinage comportant deux faces planes parallèles à l'axe x'x du cylindre de travail et sur lesquelles sont enfilés deux plats 53 ménagés à la base du corps tubulaire 5. Celui-ci peut ainsi pivoter uniquement autour d'un axe perpendiculaire aux deux faces 53, de telle sorte que l'axe 50 du corps tubulaire 5 se déplace dans un plan. Comme on l'a indiqué, le bloc de support 20 est orienté de façon que ce plan passe sensiblement par l'axe x'x du cylindre de travail 1.
Le boítier 26 est muni, du côté du corps tubulaire 5, d'une échancrure 27 qui s'ouvre sur un seul côté de façon à permettre l'orientation, de ce côté, du corps tubulaire 5 contre l'action d'un poussoir à ressort 54 qui, en l'absence de sollicitations extérieures, plaque le corps tubulaire 5, dans le sens opposé, contre le boítier 26 dans la position représentée sur la figure 5 pour laquelle l'axe 50 du corps tubulaire est perpendiculaire à l'axe x'x du cylindre.
La buse 52 est montée sur un embout 55 qui est immobilisé en translation par rapport au corps tubulaire 5 mais peut tourner autour de l'axe 50 de celui-ci.
De préférence, la buse 52 est appliquée et fixée sur l'embout 55 au moyen d'une bride de serrage 52' munie d'un écrou. Il est ainsi possible de régler un angle d'inclinaison (k) du plan médian P3 du jet par rapport à l'axe x'x du cylindre 1.
Dans la section centrale 31 de la rampe 3, les buses 52 sont réglées de façon que les surfaces d'impact S soient parallèles.
Il en est de même dans les sections latérales 32, lorsque l'axe 50 du jet est perpendiculaire à l'axe x'x du cylindre.
Cependant, selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, chaque organe d'arrosage orientable A' est muni d'un moyen de variation de l'inclinaison (k) du plan médian du jet en fonction de la variation d'orientation (i) de l'axe 50 de celui-ci. Un tel dispositif sera décrit en détail plus loin.
Sur les figures 10 et 11, on a représenté, respectivement en vue de face et en vue de dessus, l'ensemble d'une rampe d'aspersion avec le système de commande de l'orientation des organes d'arrosage.
A chaque extrémité de la rampe, est disposé un curseur 6 qui est monté coulissant, sans possibilité de rotation, sur un arbre 61, en passant au-dessous des organes d'arrosage A' de la rampe 3. Ce curseur 6 porte une pluralité de doigts 62 régulièrement écartés qui s'étendent en saillie de façon à passer entre les corps tubulaires 5 d'un groupe d'organes d'arrosage A'2. Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 10, qui correspond à la figure 3, chaque curseur 6 porte six doigts 62 qui s'étendent chacun au niveau du corps tubulaire 5 d'un organe d'arrosage A'2 de façon à prendre appui latéralement sur celui-ci lorsque le curseur 6 coulisse le long de l'arbre 61.
Ce mouvement de coulissement est commandé par un écrou 7 engagé sur une vis 71 et bloqué en rotation de façon à se déplacer longitudinalement, avec le curseur 6 lorsque la vis 71 est entraínée dans un sens ou dans l'autre, par un moteur hydraulique 72.
Les doigts 62 du curseur 6 sont écartés d'un pas constant (a') qui est un peu inférieur au pas (a) entre les axes 50 des organes d'arrosage A. De la sorte, comme on le voit sur la figure 10, lors du coulissement du curseur 6 le long de l'arbre 61, les six doigts 62 du curseur viennent successivement en appui sur les corps tubulaires 5 correspondants de six organes d'arrosage A'2. Ceux-ci commencent donc à pivoter l'un après l'autre et il en résulte que l'angle d'inclinaison (i) de l'axe 50 d'un organe d'arrosage 5 par rapport à l'axe x'x du cylindre diminue en allant de l'intérieur vers l'extérieur, de la façon représentée sur la figure 3.
Comme le montre la figure 10, la disposition est symétrique par rapport au plan P2 de symétrie du laminoir, le dispositif comprenant deux curseurs 6a, 6b dont les déplacements en sens inverse sont commandés par deux vis 71a, 71b ayant des filetages inversés et reliées par une allonge 73. La rotation des deux vis, dans un sens ou dans l'autre, est commandée par un moteur hydraulique 72 par l'intermédiaire d'un renvoi d'angle.
Il est ainsi possible, en déplaçant les deux curseurs 6a, 6b en sens inverse, de les placer, respectivement, au niveau de deux groupes d'organes d'arrosage A'2 symétriques par rapport au plan P2 et constituant, respectivement, les secondes sections 34a, 34b des deux séries latérales 32a, 32b de la rampe 3.
Chaque curseur 6a, 6b est ainsi placé au niveau d'un groupe d'organes d'arrosage A'2 dont les jets convergent vers une zone de transition 44a, 44b, à chaque extrémité de la zone refroidie 4 du cylindre.
Au moyen du moteur hydraulique 72, on va donc commander la rotation des vis 71a, 71b dans un sens ou dans l'autre pour placer les deux curseurs 6a, 6b au niveau voulu. Chaque curseur peut ainsi se déplacer entre deux positions limites correspondant aux deux extrémités de chaque série latérale 32a, 32b, respectivement, une position externe représentée en traits pleins sur la figure 10 et une position interne représentée en pointillés.
Pour cela, il faut que les doigts 62 de chaque curseur 6 s'engagent de façon amovible entre les corps tubulaires 5 des organes d'arrosage.
A cet effet, comme le montrent les figures 6 et 9, chaque curseur 6a, 6b, est associé à un vérin pneumatique 63 dont la tige porte une crémaillère 64 sur laquelle engrène une roue dentée 65 calée à l'extrémité de l'arbre 61 de guidage du curseur 6.
Comme le montre la figure 7, le curseur 6 est constitué d'une douille tubulaire montée coulissante axialement le long de l'arbre 61 mais calée en rotation avec celui-ci. De la sorte, une rotation de l'arbre 61 commandée par le pignon 65 et la crémaillère 64 détermine la rotation du curseur 6 avec, dans un sens, l'engagement des doigts 62 entre les corps tubulaires 5 des organes d'arrosage correspondant et, dans l'autre sens, leur dégagement dans la position 62' représentée en tirets sur la figure 7. Dans cette position 62' les doigts sont placés au dessous du niveau des organes d'arrosage et ne s'opposent donc pas au coulissement du curseur 6. Par ailleurs, l'écrou 7 est muni d'une partie d'entraínement en saillie 73 qui s'engage dans une rainure circulaire 66 du curseur 6 permettant la rotation de celui-ci autour de son axe.
Il est donc possible, selon la largeur de la bande, de régler la position du curseur d'abord en position dégagée des doigts, pour choisir le groupe d'organes d'arrosage constituant la seconde section latérale de la rampe et ensuite, en position engagée, pour faire varier l'orientation des buses.
A cet effet, le moteur hydraulique 72 de déplacement des curseurs est muni d'une commande à deux vitesses contrôlée par un générateur d'impulsions de façon à réaliser, d'une part un déplacement rapide des curseurs 6a, 6b pour le choix du groupe d'organes d'arrosage à orienter et, d'autre part, un réglage fin de la position du curseur pour déterminer une réduction optimale du pas d'écartement des surfaces d'impact en fonction des défauts de rive à corriger.
Sur la figure 4, on a représenté schématiquement les surfaces d'impact S des jets sur la face refroidie du cylindre de travail 1.
Comme on l'a déjà indiqué, l'axe 50 de chaque organe d'arrosage 5 est sensiblement concourant avec l'axe x'x du cylindre 1 et la buse 52 forme un jet plat, de faible épaisseur, qui est centré sur un plan médian P3 coupant transversalement l'axe x'x. Les buses 52 sont réglées de façon que les plans médians P3 des surfaces d'impact S soient parallèles et inclinés d'un même angle (k) par rapport à l'axe x'x du cylindre. De la sorte, malgré la faible largeur de la surface d'impact, l'effet de refroidissement s'applique non seulement sur toute la largeur (a) de la zone correspondant au jet considéré, mais aussi sur une partie des deux zones adjacentes, le recouvrement (r) pouvant être, par exemple, de la moitié du pas (a). Ainsi, bien que l'ouverture ou la fermeture de chaque vanne 25 soit commandée par tout ou rien, l'effet de refroidissement est réparti sur toute la longueur de la face arrosée 4 du cylindre 1.
Dans la première partie latérale 43a de la zone refroidie, les axes 50 des organes d'arrosage sont écartés l'un de l'autre du même pas (a) et les plans médians P3 des jets sont parallèles et inclinés du même angle (k) par rapport à l'axe x'x du cylindre 1. En revanche, dans la zone de transition 44, les organes d'arrosage sont orientés de façon à réduire la distance entre les axes des jets jusqu'à un pas qui peut être, par exemple, la moitié du pas constant (a) dans la partie centrale 41 et la première partie latérale 43.
Comme on l'a indiqué, il est avantageux de faire varier l'angle d'inclinaison (k) du plan médian d'un jet en fonction de la variation d'orientation de son axe 50 par rapport à l'axe x'x du cylindre.
A cet effet, l'embout 55 sur lequel est fixée la buse 52 est muni d'une palette 56 sur laquelle prend appui un ressort de torsion 57 dont l'extrémité opposée est engagée dans un trou du corps tubulaire, à l'extrémité d'entrée de celui-ci. En l'absence de sollicitations extérieures, la palette 56 est appliquée par le ressort 57 contre un pion 58 fixé sur l'organe de branchement 26 et le plan médian P3 est alors incliné de l'angle (k) correspondant au réglage de la buse.
De la sorte, lorsque l'on fait tourner le curseur 6 pour engager les doigts 62 entre les corps tubulaires 5, chacun d'eux vient prendre appui sur la palette 56 et soulève celle-ci, contre l'action du ressort 57, en faisant tourner l'embout 55 portant la buse 52. Il en résulte une rotation du plan médian P3 du jet de fluide J autour de l'axe 50 de la buse.
Il est ainsi possible, dans les deux zones de transition où le pas d'écartement est resserré, d'augmenter l'angle d'inclinaison des jets par rapport à l'axe du cylindre, de façon à éviter des interférences entre les surfaces d'impact adjacentes qui sont plus resserrées que dans la zone centrale.
En outre, il est particulièrement avantageux de faire varier la longueur des doigts 62 en fonction de leur position sur le curseur.
En effet, la variation de l'angle d'inclinaison (k) du plan médian P3 d'un jet dépend de la longueur du doigt 62 correspondant. En augmentant progressivement la longueur des doigts, de l'intérieur vers l'extérieur, il est donc possible de déterminer un redressement progressif du jet, en partant de la section 43 jusqu'à l'extrémité de la zone 44. De la sorte, comme le montre la figure 4, le recouvrement (r1) entre deux surfaces d'impact voisines est réduit de la même façon que leur écartement (a1) et reste de l'ordre de la moitié de celui-ci. De plus, la variation progressive de l'angle d'inclinaison (k) permet d'éviter des interférences entre les surfaces d'impact S, du côté où celles-ci convergent.
A titre d'exemple, la figure 12 montre, en trois schémas successifs, le déplacement progressif du curseur 6 par rapport à une position de départ, qui détermine l'inclinaison progressive des jets et le resserrement des surfaces d'impact.
La figure 12a montre la position du curseur 6 à partir de laquelle tous les doigts 62 sont entrés en contact avec les organes d'arrosage formant la section orientable 34 de la rampe. L'angle d'inclinaison (i) des axes 50 des jets de fluide augmente donc progressivement depuis la première buse 5a jusqu'à la dernière buse 5b de la section 34, qui, dans cette position du curseur, est encore dirigée perpendiculairement à l'axe du cylindre.
Le centre du jet de la première buse 5a de la série se trouve alors à une distance (c1) de la position de départ du curseur 6, pour laquelle le même jet était perpendiculaire à l'axe du cylindre et la zone de transition 44a s'étend sur une largeur (d1) jusqu'à l'axe de la première buse 5c de la section 33. Dans cette position, la dernière buse 5b de la section 34 n'a pas encore commencé à pivoter et son axe se trouve donc à la distance (a) de l'axe de la buse 5c, par exemple 50 mm.
La figure 12b montre une position intermédiaire et la figure 12c montre la position finale pour laquelle les axes des jets sont régulièrement écartés du demi-pas (a/2), par exemple 25 mm.
On voit que la zone de transition s'est légèrement déplacée vers l'intérieur la distance (c2) ayant augmenté et que, en même temps, sa largeur (d2) a un peu diminué par rapport à la largeur initiale (d1).
Le réglage de la position du curseur, permet donc, d'une part, de faire varier l'espacement et l'inclinaison des jets et d'autre part, de modifier légèrement la largeur de la zone de transition et les positions relatives des jets par rapport au bord de la bande.
Ainsi, en plus du réglage du débit moyen des jets, on dispose d'un moyen supplémentaire de refroidissement contrôlé, par tranches, de la partie du cylindre correspondant à une rive de la bande.
En outre, comme on l'a indiqué plus haut, le resserrement progressif des axes des jets s'accompagne d'un redressement progressif de leurs plans médians qui permet d'assurer une répartition régulière du fluide sur toute la hauteur de la face refroidie 4.
On peut ainsi régler très finement l'effet thermique des jets de façon à faire disparaítre les défauts résiduels observés sur les deux rives de la bande.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et qui pourraient faire l'objet de variantes sans s'écarter du cadre de protection défini par les revendications.
En particulier, c'est seulement à titre d'exemple que l'on a décrit les moyens de commande de l'orientation des buses, d'autres moyens pouvant évidemment être utilisés pour obtenir les mêmes résultats.
De plus, si les buses utilisées actuellement correspondent, normalement, à un pas d'espacement de 50 mm environ, il est bien certain que cet espacement est fonction du matériel dont on dispose et des caractéristiques du laminoir sur lequel on installe le dispositif.
Comme on l'a indiqué, chaque buse est habituellement munie d'une fente pour la formation d'un jet plat à section sensiblement rectangulaire mais on peut aussi utiliser plusieurs orifices répartis en éventail et dont les jets se confondent pour former, sur le cylindre, une surface d'impact allongée, de faible largeur.
Par ailleurs, pour améliorer encore l'efficacité du contrôle de l'arrosage sur les rives de la bande laminée, il est avantageux d'ajouter, sur chaque rive, un organe d'aspersion supplémentaire 8 qui peut se déplacer le long d'un support 81 parallèle à la vis 71 de commande des déplacements du curseur 6.
A cet effet, comme le montre la figure 8, chaque organe d'aspersion supplémentaire 8 placé sur un côté de la bande est monté sur un curseur 80 qui est conformé de façon à laisser le passage de la première vis 71.
Chaque buse 8 est alimentée par un canal ménagé à l'intérieur du curseur 80 et sur lequel vient se brancher, par l'intermédiaire d'un joint rotulant, une conduite d'alimentation 83, de la façon représentée sur la figure 11. Cette conduite 83 est montée coulissante, de façon étanche, dans un tube fixe 84 qui s'étend de part et d'autre du plan de symétrie P2 et est branché sur une alimentation centrale 85.
Chaque buse supplémentaire 8 forme un jet plat J', de préférence orienté verticalement et qui peut se déplacer sous l'action de la vis 81, de façon à être positionné avec précision en fonction du défaut à corriger.
Comme le montre la figure 11, le support 81 est constitué de deux vis à pas inversés reliées par une allonge et s'engageant respectivement dans des alésages filetés ménagés sur chaque curseur 80a, 80b. Un moteur hydraulique 82 de commande la rotation de la vis 81 détermine des déplacements égaux, en sens contraires des curseurs 80a, 80b et permet donc de régler les positions des jets J' des deux buses 8a, 8b par rapport aux deux bords de la bande, les conduites correspondantes 83a, 83b coulissant dans les deux extrémités du tube central 84.
Un générateur d'impulsion permet de contrôler ces déplacements, en sens opposé, des deux curseurs 80a, 80b de façon à régler avec précision la position des deux buses 8a, 8b par rapport aux deux bords de la bande.
Au moyen de l'alimentation centrale 85, les deux buses 8 peuvent être alimentées à une autre température que les buses A de la rampe 3, le fluide caloporteur pouvant, d'ailleurs, être d'une autre nature.
Il apparait donc que l'invention procure plusieurs moyens de contrôle thermique dont les effets peuvent être combinés de façon à obtenir une qualité de planéité aussi parfaite que possible.
Il est à noter que l'invention ne s'applique pas seulement à de nouvelles installations, mais permet aussi d'améliorer les performances des installations plus anciennes. En effet, les rampes d'arrosage et les mécanismes associés constituent des ensembles compacts qui peuvent être installés facilement, même dans une cage de laminoir existante.
Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée.

Claims (25)

  1. Procédé de contrôle thermique du profil d'un cylindre dans un laminoir comprenant des moyens de commande du défilement, entre au moins deux cylindres (1, 1') à axes parallèles, d'un produit à laminer (M) constitué d'une bande ayant deux rives (13) écartées d'une certaine largeur (L) et dans lequel au moins un cylindre (1) est associé au moins une rampe (3) d'aspersion d'un fluide caloporteur comprenant une pluralité d'organes d'arrosage (A) écartés les uns des autres le long d'une direction parallèle à l'axe (x'x) du cylindre (1) et munis chacun d'une buse (52) d'aspersion, d'un jet de fluide (J) centré sur un axe d'injection (50) passant sensiblement par l'axe (x'x) du cylindre (1) et formant, sur une face (4) du cylindre (1) tournée vers la rampe, une surface d'impact (S) de forme allongée ayant un grand axe placé dans un plan médian (P3) coupant transversalement ledit axe (x'x) du cylindre (1), chaque organe d'arrosage (A) étant muni d'une vanne (25) commandée par un système de réglage des débits pour l'arrosage du cylindre (1) par ouverture des vannes (25) sur une partie de la rampe (3) déterminant l'aspersion du fluide sur une zone refroidie (4) du cylindre (1) et la fermeture des vannes (25) sur les parties restantes de la rampe (3), ladite zone refroidie (4) étant recouverte d'une série de surfaces d'impact (S) dont les axes médians sont écartés d'une certaine distance (a), et le système de réglage déterminant individuellement le débit moyen, par unité de temps, du jet de fluide aspergé sur chaque surface d'impact (S),
       caractérisé par le fait que l'on fait varier l'écartement (a) entre les axes médians des surfaces d'impact (S) en fonction de la position desdites surfaces d'impact sur la longueur de la zone refroidie (4) de façon que celle-ci comprenne une zone centrale (41, 43) dans laquelle les surfaces d'impact sont écartés d'un pas (a) sensiblement constant et deux zones de transition (44) s'étendant de part et d'autre de la zone centrale au moins jusqu'au niveau des deux rives (13) de la bande (M) et dans lesquelles l'écartement entre les axes médians des surfaces d'impact (S) est réduit par rapport au pas constant (a) de la zone centrale (41, 43).
  2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, chaque jet plat (J) est centré sur un plan médian (P3) incliné d'un angle (k) non droit par rapport à l'axe (x'x) du cylindre (1) de façon que la surface d'impact (S) correspondante, s'étende transversalement sur le cylindre en s'écartant symétriquement par rapport à l'axe d'injection (50), de part et d'autre d'un plan transversal (P4) passant par l'axe d'injection (50) et perpendiculaire à l'axe (x'x) du cylindre.
  3. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que, dans une partie centrale (31, 33) de la rampe d'aspersion (3) correspondant à la zone centrale (41, 43) de la zone refroidie (4), chaque jet de fluide (5) est dirigé suivant un axe d'injection (50) perpendiculaire à l'axe (x'x) du cylindre et que, dans deux parties latérales (34) de la rampe (3), de part et d'autre de la partie centrale, on fait varier l'orientation de l'axe (50) de chaque jet par rapport à l'axe (x'x) du cylindre, en faisant converger les jets d'un certain nombre de buses (A'2) des deux parties latérales (34) de la rampe (3), respectivement vers les deux zones de transition (44) du cylindre (1), le nombre de buses (A'2) à jets convergents étant tel que, compte tenu de leur écartement sur la rampe (3), chaque partie latérale (34) de la rampe (3) couvre une longueur supérieure à celle de la zone de transition (44) correspondante du cylindre (1).
  4. Procédé de contrôle selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on incline d'un même angle (k) non nul par rapport à l'axe (x'x) du cylindre, les plans médians des jets dirigés sur la zone centrale (41, 43) du cylindre (1) et que l'on augmente l'angle d'inclinaison des plans médians des jets dirigés respectivement sur les deux zones de transition (44).
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que, dans chaque zone de transition (44), on détermine en même temps, à partir de la zone centrale (41, 43) et en s'écartant vers l'extérieur, une diminution progressive de l'inclinaison (i) de l'axe (50) des jets de fluide (J), et une augmentation progressive de l'inclinaison (k) de leur plan médian (P3) par rapport à l'axe (x'x) du cylindre (1).
  6. Dispositif de contrôle thermique du profil d'un cylindre dans un laminoir comprenant au moins deux cylindres (1, 1') à axes parallèles et des moyens de commande du déplacement, entre lesdits cylindres, d'un produit à laminer constitué d'une bande (M) ayant deux rives (13) écartées d'une certaine largeur (L) et dans lequel (1) au moins l'un des cylindres du laminoir est associé à un dispositif (2) de contrôle thermique comprenant au moins une rampe d'arrosage (3) constituée d'une pluralité d'organes d'arrosage espacés (A), répartis sur toute la longueur du cylindre (1), parallèlement à son axe (x'x) et reliés à un circuit (22) d'alimentation en fluide caloporteur, chaque organe d'arrosage (A) étant muni d'une vanne (25) et comprenant une buse (52) de formation d'un jet de fluide (J) centré sur un axe d'injection (50) sensiblement concourant avec l'axe (x'x) du cylindre (1) et formant, sur une face (4) du cylindre tournée vers la rampe, une surface d'impact (S) de forme allongée ayant un grand axe placé dans un plan médian (P3) du jet coupant transversalement l'axe (x'x) du cylindre, ladite rampe (3) étant associée à un système de réglage des débits aspergés par commande individuelle des vannes (25) de chacun des organes d'arrosage (A) déterminant, d'une part l'ouverture des vannes (25) sur une partie de la rampe (3) pour l'aspersion de fluide sur une zone refroidie (5) du cylindre avec fermeture des vannes (25) sur les parties restantes de la rampe (3) et, d'autre part, le réglage individuel du débit moyen, par unité de temps, du jet de liquide (5) aspergé sur chaque surface d'impact (S),
       caractérisé par le fait que, la largeur (L) du produit à laminer pouvant varier entre une largeur minimale (L0), et une largeur maximale (L1), la rampe d'arrosage (3) comprend au moins trois séries d'organes d'arrosage, respectivement, une série centrale (31) couvrant une partie centrale (41) de la zone refroidie (4) sur une longueur au plus égale à la largeur minimale (L0) du produit (M) et dans laquelle les organes d'arrosage (A) ont des directions fixes de telle sorte que les axes (50) des surfaces d'impact (S) correspondantes soient écartés d'un pas constant (a) dans ladite partie centrale (41) de la zone refroidie (4) et deux séries latérales (32a, 32b) s'étendant de part et d'autre de la série centrale (31) pour couvrir, au total, une longueur au moins égale à la largeur maximale (L1) du produit et dans lesquelles les organes d'arrosage (A') sont montés pivotants sur la rampe (3), chaque série latérale (32) étant associée à un moyen (6, 7) de réglage de l'orientation d'au moins un groupe d'organes d'arrosage pivotants, de façon à réduire les écarts entre les axes des surfaces d'impact à chaque extrémité de la zone refroidie du cylindre.
  7. Dispositif de contrôle thermique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, le laminoir et la bande à laminer étant symétriques par rapport à un plan longitudinal (P2), chaque série latérale (32a, 32b) d'organes d'arrosage (A') comprend, en allant de l'intérieur vers l'extérieur, une première section (33a, 33b) dans laquelle les axes des jets sont orthogonaux à l'axe (x'x) du cylindre (1) et qui couvre une première partie latérale (43a, 43b) de la zone refroidie (4) du cylindre sur une longueur telle que la longueur totale (L') de la partie centrale (41) de la zone refroidie (4), augmentée desdites premières parties latérales (43a, 43b) soit inférieure à la largeur (L) de la bande, et une seconde section (34a, 34b) dans laquelle les axes (50) des jets sont inclinés vers l'intérieur par rapport à l'axe (x'x) du cylindre et qui couvre une seconde partie latérale (44a, 44b) de la zone refroidie (4) sur une longueur telle que la longueur totale de ladite zone refroidie (4) soit au moins égale à la largeur (L) de la bande, chaque seconde section (34) d'une série latérale (32) couvrant, à une extrémité de la zone refroidie (4), une zone de transition (44) correspondant à une rive (13) de la bande (M) et dans laquelle les axes médians des surfaces d'impact (S) sont écartés d'une distance inférieure au pas (a) d'écartement desdites surfaces (S), respectivement dans la partie centrale (41) et les premières parties latérales (43a, 43b) de la zone refroidie (4).
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens de réglage de l'orientation des jets comprennent deux moyens (6a, 6b) de commande du pivotement d'un groupe (34a, 34b) d'organes d'arrosage, respectivement sur chaque série latérale (32a, 32b) de la rampe (3), chaque moyen de commande (6) étant déplaçable le long de celle-ci, et associé à un moyen (7) de réglage de sa position en fonction de la largeur (L) de la bande (M), et à un moyen (64, 65) d'engagement sélectif dudit moyen de commande (6) avec un groupe d'organes d'arrosage constituant une seconde section (34) de chaque série latérale (32) pour couvrir une zone de transition (44), à chaque extrémité de la zone refroidie (4).
  9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel la rampe d'arrosage (3) comprend une conduite (22) reliée à un circuit d'alimentation en fluide et sur laquelle sont branchés une pluralité d'organes d'arrosage espacés (A), caractérisé par le fait que les organes d'arrosage (A) sont écartés l'un de l'autre d'une distance minimale qui dépend de l'encombrement en largeur de chaque organe d'arrosage et détermine le pas constant (a) entre les axes médians (50) des surfaces d'impact (S) dans la partie centrale (41) et les premières parties latérales (43) de la zone refroidie (4).
  10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel chaque organe d'arrosage (A) comprend un corps tubulaire (5) ayant une extrémité de sortie munie d'une buse (52) de formation du jet (J) et une extrémité d'entrée reliée à la conduite d'alimentation (22) par l'intermédiaire d'une pièce de branchement (26) limitant un canal de liaison (24) entre la conduite (22) et l'extrémité d'entrée du corps tubulaire (5), sur lequel est placée une vanne (25) reliée individuellement au système de réglage, caractérisé par le fait que chaque organe d'arrosage (A) d'une série latérale (32) de la rampe comprend un corps tubulaire (5) monté pivotant sur la pièce de branchement (26) autour d'au moins un axe (y'y) orthogonal à l'axe (x'x) du cylindre (1) et est associé à un système de commande (6, 7) de la rotation du corps tubulaire (5) autour dudit axe de pivotement.
  11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la pièce de branchement (26) de chaque organe d'arrosage (A) comprend un boítier (26) limitant une cavité ayant une face interne circulaire centrée sur un axe (y'y) orthogonal à l'axe du cylindre (x'x) et que le corps tubulaire (5) de l'organe d'arrosage (A) est muni d'une portée circulaire (51) ayant un profil conjugué à celui de la cavité et logée dans celle-ci avec un simple jeu de montage.
  12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le corps tubulaire (5) est monté rotulant à l'intérieur de la cavité du boítier (26) et comprend au moins une face plane de guidage (53) parallèle à l'axe (x'x) du cylindre (1) et prenant appui sur une face plane correspondante du boítier (26) de façon à permettre un pivotement du corps tubulaire (5) autour d'un axe (y'y) perpendiculaire auxdites faces planes (53).
  13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé par le fait que chaque organe d'arrosage comprend un moyen (56) de réglage d'un angle d'inclinaison (k) du plan médian (P3) du jet plat (J) par rapport à l'axe (x'x) du cylindre (1).
  14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la buse (52) de chaque organe d'arrosage est montée rotative sur le corps tubulaire (5) autour de l'axe (50) du jet (J) et que l'organe d'arrosage est associé à des moyens (56) de commande d'une rotation de la buse (52) autour de l'axe (50) du jet pour le réglage d'une variation de l'inclinaison (k) de son plan médian (P3) par rapport à l'axe (x'x) du cylindre.
  15. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé par le fait que chaque série latérale (32) d'organes d'arrosage (A') est associée à un moyen (6, 7) de commande sélective du pivotement d'un groupe (34) d'organes d'arrosage.
  16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé par le fait que le moyen de commande sélective de l'orientation comprend un curseur (6) muni de doigts écartés (62) et monté coulissant sur un support (61), s'étendant le long de la rampe (3), un moyen (7) de commande du coulissement du curseur (6) sur son support (61) pour le réglage de la position du curseur (6) le long de la rampe (7) et un moyen (64, 65) de commande de la rotation du curseur (6) autour de son axe dans deux sens opposés, respectivement d'engagement et de dégagement des doigts (62) du curseur (6) entre les corps tubulaires (5) d'un groupe (34) d'organes d'arrosage (A') de la rampe (3).
  17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de commande rapide du coulissement du curseur (6) le long de son support (61), pour le choix du groupe (34) d'organes d'arrosage (A') à faire pivoter, en fonction de la largeur (L) de la bande (M), et un moyen de commande lente du coulissement du curseur (6) pour le réglage fin des orientations des jets aspergés par ledit groupe (34) d'organes d'arrosage.
  18. Dispositif selon l'une des revendications 16 et 17, caractérisé par le fait que les doigts (62) du curseur sont écartés d'une distance constante (a') un peu inférieure à l'écart (a) entre les axes des corps tubulaires (5) de deux organes d'arrosage voisins, lesdits doigts (62) du curseur prenant appui l'un après l'autre sur lesdits corps tubulaires (5) lors du coulissement du curseur (6), pour déterminer une variation progressive des angles d'inclinaison (i) des axes des jets par rapport à l'axe (x'x) du cylindre (1).
  19. Dispositif selon l'une des revendications 16 à, 18, caractérisé par le fait que chaque organe d'arrosage orientable (A') comprend une buse (52) montée rotative sur le corps tubulaire (5) autour de l'axe (50) du jet (J) et un moyen (56) de rotation de la buse (52) actionné par le curseur (6) de commande de l'orientation de l'organe d'arrosage (A').
  20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé par le fait que le curseur (6) est muni de doigts (62) susceptibles de s'engager entre les corps tubulaires (5) d'un groupe d'organes d'arrosage par rotation du curseur (6) autour d'un axe et que le moyen de rotation de la buse (52) de chaque organe d'arrosage est constitué d'une palette (56) solidaire en rotation de la buse (52) et sur laquelle vient prendre appui le doigt correspondant (62) du curseur (6) lors de la rotation de celui-ci pour l'engagement des doigts, ledit engagement déterminant ainsi une rotation de la buse (52 autour de l'axe (50) du jet.
  21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé par le fait que la longueur des doigts (62) ménagés sur le curseur (6) augmente en allant de l'intérieur vers l'extérieur de façon à déterminer une augmentation progressive de l'angle d'inclinaison (k) du jet (J) en allant vers les extrémités de la zone refroidie (4) du cylindre.
  22. Dispositif de contrôle thermique selon l'une des revendications 6 à 21, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens supplémentaires (8) d'aspersion d'un jet de fluide, respectivement sur chaque rive (13a, 13b) de la bande (M), constitués chacun d'un organe d'aspersion (8) monté coulissant sur un support, parallèlement à l'axe (x,x) du cylindre (1) et associé à un moyen (80) de commande de déplacements de l'organe d'aspersion (8) en fonction de la largeur effective (L) de la bande (M) pour le réglage de la position de la surface d'impact correspondante par rapport à la rive (13) de la bande.
  23. Dispositif selon la revendication 22, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens séparés (84, 85) d'alimentation en fluide des organes supplémentaires d'aspersion (8).
  24. Dispositif selon la revendication 22, caractérisé par le fait qu'il comprend deux organes supplémentaires d'aspersion (8a, 8b) montés coulissants sur un même support (81) et des moyens (82) de commande de déplacements égaux, en sens contraires, des deux organes (8a, 8b) sur ledit support (81).
  25. Dispositif selon la revendication 22, caractérisé par le fait que chaque organe supplémentaire d'aspersion (8a, 8b) est porté par un curseur (80a, 80b) muni d'un alésage fileté dans lequel engrène une vis (81) entraínée en rotation par un moteur (82) et comprenant deux parties munies de filetages inversés déterminant des déplacements égaux et en sens contraires des deux curseurs (80a, 80b).
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