FR2832084A1 - Procede et dispositif de stabilisation du defilement a grande vitesse d'un produit en bande - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de stabilisation du défilement à grande vitesse d'un produit en bande (M) se raccordant tangentiellement à un rouleau (D) ou une bobine (3) en cours d'enroulement, en formant un dièdre (G) en amont de la ligne de contact (30) de la bande (4) avec la surface d'enroulement (3) la vitesse de défilement (V) du produit étant assez grande pour qu'une partie de l'air ambiant forme, le long de chaque face (41, 42) de la bande (4), une couche limite (43) d'air entraîné avec la bande vers la ligne de contact 30.Selon l'invention, on détermine, par effet aérodynamique, une perturbation des conditions de circulation de l'air dans le dièdre amont (G), susceptible de provoquer un décrochement d'au moins une partie de la couche limite (43) d'air entraîné le long de la face interne (41) de la bande, l'air ainsi dévié étant évacué à l'extérieur du dièdre amont (G).L'invention s'applique spécialement au laminage à grande vitesse de feuilles minces d'aluminium.

Description

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L'invention a pour objet un procédé et un dispositif permettant de stabiliser et de guider un produit en bande défilant à grande vitesse suivant une direction longitudinale, en particulier dans une installation de laminage à froid de bandes métalliques, plus spécialement des feuilles minces d'aluminium.

Une installation de laminage à froid d'un produit métallique en bande comprend, d'une façon générale, une ou plusieurs cages de laminoir comportant chacune deux cylindres de travail prenant appui sur des cylindres de soutien et associés à des moyens de commande du défilement de la bande entre les cylindres de travail. Généralement, la bande se déroule à partir d'une bobine placée sur un côté amont de la ou des cages et s'enroule sur une bobineuse placée du côté aval. L'installation comprend d'autre part de nombreux organes annexes tels que des moyens d'introduction de la bande dans les cages de laminoir, des moyens de réglage des vitesses de rotation des différents organes et un certain nombre de rouleaux déflecteurs pouvant avoir une position réglable et sur lesquels la bande est appliquée de façon à être guidée suivant un trajet déterminé.

Compte tenu des critères de productivité, de production et de rentabilité, une installation de laminage de feuilles très minces, en particulier d'aluminium, comporte, en général, une seule cage de laminage fonctionnant de bobine à bobine, entre une dérouleuse et une enrouleuse.

De façon classique, une cage de laminoir comprend deux colonnes écartées entre lesquelles sont montés un ensemble de cylindres, par exemple, deux cylindres de travail associés respectivement à deux cylindres de soutien, dans le cas d'une cage quarto, chaque cylindre tournant, à ses extrémités, sur des paliers portés par des empoises montées coulissantes entre les montants des colonnes de la cage.

La cage peut aussi comprendre un plus grand nombre de cylindres comme dans le cas des cages dites sexto dans lesquelles des cylindres intermédiaires sont montés entre les cylindres de travail et les cylindres de soutien.

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Des moyens de serrage prenant appui sur les empoises des cylindres permettent de maintenir un entrefer de dimensions déterminées entre les cylindres de travail, afin de réaliser la réduction d'épaisseur souhaitée sur la bande laminée. On peut ainsi obtenir une épaisseur très mince et, par exemple, dans le cas des feuilles d'aluminium, la gamme d'épaisseur peut aller de 3 à 300 micromètres. Les équipements de l'installation doivent, évidemment, être adaptés à des épaisseurs aussi fines, en particulier pour l'enroulement de la bobine.

A titre d'exemple, la figure 1 représente schématiquement une installation de laminage d'une feuille d'aluminium comportant une cage de laminoir A placée entre une dérouleuse D portant une bobine B1 et une enrouleuse E sur laquelle se forme une bobine B2 après passage du produit M entre les cylindres de travail de la cage de laminage A.

Le trajet de la bande entre la dérouleuse et l'enrouleuse est guidé par un certain nombre de rouleaux déflecteurs D. En particulier, un rouleau D1 de mesure de planéité est placé en aval de la cage A afin de détecter les défauts éventuels à corriger en agissant sur des moyens de réglage des conditions de laminage. De plus, un rouleau embarreur D2, de niveau réglable, permet de régler l'angle d'enroulement de la bande sur le rouleau de planéité D1, ce rouleau D2 pouvant être écarté vers le haut pour faciliter l'engagement de la bande sur l'enrouleuse E.

Bien entendu, l'installation de la figure 1 est représentée seulement à titre d'exemple, d'autres types d'installation pouvant être utilisés. Par exemple, on peut réaliser un laminage en tandem dans un laminoir comportant plusieurs cages placées successivement sur le trajet de la bande pour réaliser une réduction d'épaisseur progressive ou encore un laminage réversible effectué alternativement dans un sens et dans l'autre, le laminoir étant associé à deux bobineuses qui fonctionnent alternativement en dérouleuse et en enrouleuse.
D'autre part, la bande laminée peut subir un certain nombre de traitements, soit en amont, soit en aval du laminage et, dans les installations les plus récentes, on

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cherche à réaliser autant que possible ces divers traitements dans une ligne continue.

Cependant, dans le cas du laminage de feuilles minces d'aluminium, la faible épaisseur de la bande métallique laminée entraîne un fonctionnement particulier de l'installation car la longueur d'une bobine peut être de plusieurs dizaines de milliers de mètres et la durée d'une passe de laminage peut donc atteindre plusieurs heures. Dans ces conditions, il n'est pas question de réaliser un laminage réversible.

D'autre part, il n'est pas intéressant, comme pour d'autres installations, de réaliser des ensembles continus car le rapport du temps de laminage au temps de remplacement des bobines est très grand.

En pratique, le seul paramètre sur lequel on puisse agir efficacement pour augmenter la productivité est la vitesse de laminage et l'on a donc cherché à améliorer les performances des installations. En particulier, pour le laminage des feuilles minces d'aluminium, on peut réaliser maintenant des vitesses de laminage très élevées, par exemple de l'ordre de 2000 mètres par minute, des vitesses de 3000 mètres par minute étant, même, envisagées.

Cependant, à des vitesses aussi élevées, il devient très difficile d'assurer la stabilité du guidage de la bande qui a tendance à flotter sur les rouleaux déflecteurs, en particulier le rouleau embarreur, ce qui peut se traduire par des défauts lors de l'enroulement en bobine. Il est donc nécessaire, dans les installations fonctionnant à très grande vitesse, de détecter immédiatement un éventuel défaut de guidage de façon à réduire la vitesse à un niveau permettant de rétablir la stabilité du défilement.

Mais un autre inconvénient apparaît, à grande vitesse, pour l'enroulement en bobine.

On sait, en effet, que, pour être enroulé en spires bien jointives, la bande doit être maintenue sous traction par l'enrouleuse E. Cependant, la traction que l'on peut appliquer sur une feuille d'aluminium est faible et, même avec une traction spécifique habituelle de l'ordre de 3 à 5 kg/mm2 la force de traction qui

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assure l'application de la bande sur la bobine enroulée ne peut être que de quelques dizaines de kg et ne dépasse pas, en pratique, 200 kg.

Or on a observé que, à grande vitesse, une telle traction est trop faible pour assurer une bonne application des spires l'une sur l'autre et il en résulte une augmentation du diamètre global de la bobine.

Ce phénomène, appelé foisonnement, fausse les calculs habituels de longueur de bande et de diamètre de bobine.

Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé d'équiper la bobineuse d'un rouleau supplémentaire dit rouleau repasseur qui est monté sur un bras articulé et vient s'appuyer, de l'extérieur, sur la bande en cours d'enroulement.

Cependant, il n'est pas souhaitable d'augmenter le nombre de rouleaux ou dispositifs en contact avec la bande car il en résulte un risque de marquage du produit.

L'invention a pour objet de remédier à de tels inconvénients grâce à un procédé et un dispositif permettant d'assurer la stabilité du défilement et de l'enroulement de la bande, même à de très grandes vitesses de laminage et, ainsi, d'augmenter considérablement la productivité d'une installation sans modification notable de celle-ci.

Pour résoudre ce problème, la société déposante a étudié en détail les conditions de défilement d'une bande à grande vitesse, en particulier pour le laminage d'une feuille mince d'aluminium et il est apparu que les difficultés rencontrées pour le guidage de la bande, la mesure de planéité et l'enroulement en bobine après le laminage, pouvaient toutes s'expliquer par le fait qu'à partir d'une certaine vitesse de défilement de la bande, une partie de l'air se trouvant au voisinage de celle-ci pouvait être entraînée par frottement, en formant, le long de chaque face de la bande, une couche d'air qui se déplace avec la bande et qui, dans le cas d'une installation de laminage vient buter sur les obstacles placés sur le trajet de la bande tels que les rouleaux de guidage ou les cylindres de travail.

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Dans le cas des cylindres de travail qui sont entraînés en rotation et dont le serrage détermine la réduction d'épaisseur, cet entraînement d'air n'a pas d'importance.

En revanche, dans le cas d'un rouleau déflecteur sur lequel la bande est simplement appliquée sous traction, l'entraînement d'air avec la bande provoque, en amont de la zone d'application, une pression dynamique qui, par effet de coin, est capable de soulever légèrement la bande. Ceci est d'autant plus sensible dans le cas de laminage de feuilles minces d'aluminium car, comme on l'a vu plus haut, l'effort de traction qui détermine l'application de la bande sur le rouleau, est nécessairement limité.

II se forme alors, entre la feuille et le rouleau, un coussin d'air qui, dans le cas d'un rouleau déflecteur ou embarreur, peut perturber le guidage de la bande, celle-ci étant légèrement soulevée et pouvant donc se déplacer latéralement.

De plus, dans le cas d'un rouleau de mesure de planéité, tel que 01 sur la figure 1, dans lequel on mesure la variation éventuelle, dans le sens transversal, des pressions induites par l'effort de traction longitudinal, le coussin d'air qui s'interpose entre le rouleau et la bande provoque une égalisation des pressions et par conséquent, une perturbation de la mesure.

Mais le même phénomène peut se produire à l'enroulement de la bobine laminée. L'air entraîné avec la bande peut, en effet, s'interposer entre les spires au cours de l'enroulement de celles-ci. Il en résulte une légère augmentation du diamètre de la bobine et un risque de décalage des spires.

L'idée de l'invention consiste donc à évacuer vers l'extérieur au moins une partie de l'air entraîné avec la bande afin de diminuer la pression dynamique en amont de la ligne de contact avec le rouleau, et d'éviter ainsi le soulèvement de la bande.

D'une façon générale, l'invention peut s'appliquer chaque fois qu'un produit en bande défilant à grande vitesse, se raccorde tangentiellement, le long d'une ligne de contact, à une surface réglée de révolution ayant un axe transversal à la direction de défilement, en formant, du côté amont dans le sens de défilement, un dièdre convergeant vers la ligne de contact.

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Conformément à l'invention, lorsque la vitesse de défilement est assez grande pour qu'une partie de l'air ambiant forme, le long de chaque face de la bande, une couche limite d'air entraînée avec celle-ci, on détermine, par effet aérodynamique, une perturbation des conditions de circulation de l'air dans le dièdre amont, susceptible de provoquer un décrochement de la couche limite d'air entraîné le long de la face interne de la bande, l'air ainsi dévié étant évacué à l'extérieur du dièdre amont.

Pour cela, dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on aspire au moins une partie de l'air entraîné le long de la face interne de la bande dans un circuit débouchant à l'extérieur du dièdre amont.

Mais on peut aussi simplement créer le long de la face interne de la bande, des turbulences suffisantes pour décrocher la couche limite et évacuer à l'extérieur du dièdre amont au moins une partie de l'air entraîné avec la bande.

Ces turbulences peuvent être créées par soufflage d'air sur la face interne de la bande, dans le sens opposé au défilement de celle-ci, ou bien au moyen d'une ailette incurvée se rapprochant de la face interne de la bande dans le sens opposé au sens de défilement, et permettant de prélever et de dévier vers l'extérieur au moins une partie de l'air entraîné dans la couche limite.

L'invention couvre également un dispositif de stabilisation du défilement d'un produit en bande ayant une vitesse assez grande pour que l'air ambiant soit entraîné le long de chaque face, respectivement interne et externe de la bande, en formant une couche limite d'air en mouvement.

Conformément à l'invention, le dispositif comprend un moyen de mise en circulation de l'air ambiant dans le dièdre amont, constitué d'un organe profilé

s'étendant le long de la face interne de la bande tournée vers la surface d'application transversalement à la direction de défilement, et susceptible de provoquer un décrochement de la couche limite en amont de la ligne de contact et l'évacuation, à l'extérieur du dièdre amont, d'au moins une partie de l'air entraîné avec la bande.

Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le moyen de mise en circulation de l'air est constitué d'un organe creux d'aspiration, ayant au

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moins une face tournée vers la face interne de la bande sur laquelle est ménagé au moins un orifice d'introduction, à l'intérieur de l'organe creux, d'au moins une partie de l'air entraîné dans la couche limite, ledit organe creux étant relié à des moyens d'évacuation de l'air aspiré, débouchant à l'extérieur du dièdre amont, à une pression inférieure à la pression dans la couche limite au niveau de l'orifice d'introduction.

De préférence, cet organe creux d'aspiration de l'air présente, en section transversale, un profil en aile d'avion comprenant, du côté amont dans le sens de défilement, une partie bombée biconvexe et, du côté aval, une partie effilée s'engageant entre la bande et la surface d'application en se rapprochant progressivement de la face interne de la bande de façon à provoquer, par effet de convergent, une augmentation de pression au niveau d'au moins un orifice d'introduction de l'air, l'organe de déviation creux étant relié à un moyen d'évacuation débouchant à l'extérieur du dièdre amont.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le moyen de mise en circulation de l'air comprend au moins une rampe de soufflage s'étendant dans le dièdre amont, transversalement à la direction de défilement de la bande, ladite rampe étant alimentée en fluide sous pression et munie d'au moins une buse d'aspersion d'au moins un jet de fluide dirigé sur la face interne de la bande dans le sens opposé au sens de défilement.

Dans un autre mode de réalisation, le dispositif comprend au moins une ailette incurvée se rapprochant progressivement, vers l'amont, de la face interne de la bande, jusqu'à une distance de celle-ci inférieure à l'épaisseur de la couche limite, de façon à provoquer le décollement de celle-ci, ladite ailette étant incurvée pour le guidage de l'air entraîné vers l'extérieur du dièdre amont.

Dans une première application de l'invention, le dispositif de stabilisation est disposé en amont d'une bobine d'enroulement de la bande en spires superposées, afin d'éviter l'entraînement d'air entre les spires.

De façon particulièrement avantageuse, l'organe profilé de déviation de l'air est alors monté sur un moyen de support réglable en fonction du diamètre de la bobine, de façon à maintenir l'organe de déviation dans une position

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sensiblement constante par rapport à la face interne de la bande, au fur et à mesure de l'enroulement de celle-ci en bobine.

De préférence, ce bras de support de l'organe de déviation de l'air présente une longueur variable et est monté rotatif autour d'un axe parallèle à l'axe de la bobine, ledit bras étant associé à des moyens de réglage de son orientation et de sa longueur en fonction du diamètre de la bobine, pour le positionnement de l'organe profilé à l'intérieur du dièdre amont.

Avantageusement, le moyen de support réglable de l'organe de déviation est monté sur une envelopper associé à la bobine pour faciliter le début d'enroulement de la bande, le moyen de support étant replié dans le gabarit de l'envelopper lorsque celui-ci est en position de début d'enroulement et déplié après enroulement de quelques spires et écartement de l'enveloppeur, de façon à placer l'organe de déviation à proximité de la ligne de contact, à l'extrémité du dièdre amont.

Dans une autre application de l'invention, la surface de révolution sur laquelle est appliquée la bande est un rouleau déflecteur à profil cylindrique, déterminant un changement de direction du plan de défilement de la bande.

L'invention couvre également l'utilisation, dans une installation de laminage, d'un tel dispositif de stabilisation qui peut être placé, en particulier, en amont d'au moins un rouleau déflecteur, afin d'assurer l'application directe de la bande sur le rouleau sans interposition d'une couche d'air. Ce rouleau déflecteur peut avantageusement être un rouleau mesureur de planéité, le dispositif permettant, alors d'éviter la perturbation de la mesure par entraînement d'air entre la bande et le rouleau.

Mais l'invention peut aussi être utilisée avantageusement pour l'enroulement de la bande laminée sur une bobineuse placée en bout de ligne, le dispositif de stabilisation étant alors placé en amont de la ligne de contact avec la bobine déjà enroulée afin d'éviter l'entraînement d'air entre les spires et d'assurer la stabilité de guidage de la bande pendant l'enroulement.

D'autres caractéristiques avantageuses sont mentionnées dans les revendications.

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Mais l'invention sera mieux comprise par la description suivante de certains modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés.

La figure 1 est une vue schématique d'une installation de laminage de feuille mince.

La figure 2 est une vue en coupe transversale, à échelle agrandie, d'un organe de déviation de l'air selon l'invention, appliqué à l'enroulement d'une bobine.

La figure 3 montre, en élévation, l'ensemble du dispositif équipant une enrouleuse placée à la sortie d'un laminoir.

La figure 4 illustre l'application de l'invention à un rouleau déflecteur.

La figure 5 montre schématiquement un autre mode de réalisation de l'invention.

La figure 6 montre encore un autre mode de réalisation de l'invention.

La figure 7 est une vue schématique de dessus du dispositif de la figure 6.

Comme on l'a indiqué plus haut, la figure 1 montre, schématiquement, l'ensemble d'une installation de laminage d'une feuille d'aluminium qui se déroule à partir d'une bobine B1 et est réenroulée, à la sortie du laminoir A pour former une nouvelle bobine B2. La bande M est guidée par une pluralité de rouleaux déflecteurs qui assurent la stabilité du défilement, en particulier, un rouleau de mesure de planéité D1 et un rouleau embarreur D2.

De plus, une boueuse D3 constituée de deux rouleaux fixes encadrant un rouleau central de niveau réglable, permet de réguler la tension en amont du laminoir A.

Le laminoir A représenté schématiquement sur la figure 1 et plus en détail sur la figure 3, peut être, par exemple, de type quarto comprenant deux cylindres de travail 1, l'prenant appui, respectivement, sur des cylindres de soutien 11,
11'et tournant chacun autour d'un arbre porté, à ses extrémités, par des empoises, respectivement 12,12', 13,13'qui sont montées coulissantes le long

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de faces de guidage verticales 14 ménagées sur deux colonnes fixes 10 constituant la cage du laminoir.

En aval du laminoir, la bande passe successivement sur un rouleau 15 de mesure de planéité et sur un rouleau embarreur 16 qui est monté coulissant sur les deux colonnes 10 de la cage et dont la position peut être réglée par un vérin 17 en fonction de la nature du métal et de l'épaisseur de la bande, afin de régler l'angle d'application sur le rouleau de planéité 15.

L'enrouleuse E sur laquelle se forme la bobine laminée B2 comprend, de façon classique, un mandrin expansible 2 monté en porte-à-faux sur un châssis 21 et entraîné en rotation autour de son axe 20. De façon connue, comme le montrent les figures 1 et 3, l'enrouleuse E est associée à un envelopper F monté sur un châssis 22 articulé sur les colonnes 10 du laminoir autour d'un axe 23 parallèle au plan de défilement de la bande M et qui peut tourner, sous l'action d'un moyen non représenté, entre une position relevée et une position écartée. L'envelopper F comprend une partie ouverte 24 qui, dans la position relevée du châssis 22, vient s'engager sur le mandrin 2 de l'enrouleuse E.

Au début du laminage, le rouleau embarreur 16 est relevé par le vérin 17 dans une position écartée 16'permettant le passage de la tête M1 de la bande M et son engagement sur le mandrin 2. Des moyens connus, ménagés dans la partie ouverte 24 de l'envelopper F et non représentés sur la figure, prennent en charge la tête de la bande pour faciliter le début de l'enroulement en spires superposées. Lorsque le nombre de spires est suffisant pour supporter la traction de la bande, l'envelopper F est écarté par le vérin 24 pour se placer dans la position représentée sur la figure 3.

On forme ainsi, sur le mandrin 2, une bobine 3 dont le diamètre augmente progressivement, comme on l'a indiqué sur la figure 3.

La bande M se raccorde donc tangentiellement à la bobine 3, le long d'une ligne de contact 30 parallèle à l'axe 20 du mandrin 2, en formant un angle dièdre G avec la face externe 31 de la bobine 3, tournée vers l'amont par rapport au sens de défilement.

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On sait que le déplacement à grande vitesse, parallèlement à elle même, d'une surface mince dans un fluide provoque, par frottement, un entraînement des molécules du fluide, par exemple l'air ambiant, se trouvant à proximité immédiate de la bande en mouvement.

Sur la figure 2, par exemple, qui montre à échelle agrandie, la zone d'enroulement de la bande M sur la bobine 3, on a représenté, sur la droite, le diagramme de variation du vecteur vitesse (U) de l'air qui, à partir d'une distance (e) de la face interne 41 de la bande 4 passe d'une valeur nulle à la valeur (V) de la vitesse de défilement de la bande 4, en restant parallèle à lui même. Il existe donc, le long de la face interne 41 de la bande 4 tournée vers la bobine 3, une épaisseur d'air en mouvement 43 appelée couche limite dans laquelle se produit un écoulement laminaire à une vitesse qui augmente progressivement, en se rapprochant de la bande 4, pour atteindre la vitesse de celle-ci le long de sa face interne 41. Il en est de même le long de la face externe 42 de la bande.

Cette couche limite 43 accompagne la bande 4 dans son défilement et vient buter contre la bobine 3 dont la face externe 31 tournée vers l'amont, c'est à dire à l'opposé du sens de défilement, forme, avec la face interne 41 de la bande 4, un dièdre G qui converge vers une ligne de contact 30 de la bande 4 avec la dernière spire enroulée 32.

Ce blocage, en amont de la ligne de contact 30, de l'air entraîné le long de la face 41 de la bande détermine une augmentation de pression qui peut provoquer un léger soulèvement de la bande 4 et l'introduction d'une fine couche d'air entre la face interne 41 de la bande 4 et la bobine 3.

L'idée de l'invention est donc de perturber les conditions de circulation de l'air dans le dièdre amont G de façon à éviter ou, au moins, diminuer l'effet de la couche limite au niveau de la ligne de contact 30.

A cet effet, on dévie vers l'intérieur au moins une partie de l'air entraîné au moyen d'un organe de déviation 5 placé dans le dièdre amont G et s'étendant entre la face interne 41 de la bande et la face externe 31 de la bobine, parallèlement à la ligne de contact 30, cet organe de déviation creux 5. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 2, est constitué d'un

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profilé creux ayant, en section transversale, un profil analogue à une aile d'avion, comprenant, du côté amont dans le sens de défilement, une partie bombée biconvexe 51 et, du côté aval, une partie effilée 52 qui s'engage entre les deux faces 41,31 du dièdre G, le plus près possible de la ligne de contact 30 et de la face interne 41 de la bande, mais sans contact avec celle-ci.

Le profilé 5 est fermé à ses extrémités et muni d'un orifice 53 débouchant dans une conduite 54 d'évacuation de l'air. D'autre part, au moins la face 50 du profilé 5 tourné vers la bande 4 est munie d'une pluralité d'orifices, de préférence en forme de fentes 55 qui mettent en communication l'intérieur et l'extérieur du profilé. Celui-ci est incliné par rapport à la bande 4 de façon à diminuer la section de passage de l'air entraîné avec la bande 4 dans la couche limite 43. Par effet de coin, il se produit donc, le long de la face inclinée 50 du profilé 5 une augmentation de pression et une partie de l'air en mouvement dans la couche 43 a tendance à pénétrer à l'intérieur du profilé 5 pour être évacuée par la conduite 54.

Étant donné qu'une certaine quantité d'air est également entraînée vers la ligne de contact 30 le long de la face externe 31 de la bobine 3, la face 50'du profilé 5 est, de préférence, munie également de fentes 55'qui permettent de faire passer à l'intérieur du profilé 5 une partie de l'air entraîné.

Le débit global d'air entraîné vers la ligne de contact 30 est donc diminué et il en résulte une diminution de la pression dans le dièdre G de telle sorte que, même si elle est soumise à une traction relativement faible, la bande 4 n'a plus tendance à se soulever en se décollant de la ligne de contact 30. On évite ainsi la pénétration d'air entre la dernière spire 32 de la bobine et la spire 33 en cours de formation.

Bien entendu, le débit d'évacuation d'air par la conduite 54 doit être suffisant pour permettre cette diminution de pression dans le dièdre G.

Généralement, il sera suffisant que la conduite 54 débouche simplement dans une zone calme où la vitesse de l'air est nulle et la pression égale à la pression atmosphérique.

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En effet, la différence de pression entre la face externe 50 du profilé 5 et la sortie de la conduite d'évacuation 54 détermine une circulation naturelle de l'air passant par les fentes 55,55'jusqu'à la sortie de la conduite 54.

Cependant, si la largeur de la bande et, par conséquent, la longueur du profilé 5 ainsi que la longueur de la conduite d'évacuation 55 sont trop importantes et risquent d'entraîner une perte de charge élevée, compte tenu de la surpression dynamique due à la vitesse de rotation de la bobine, il sera préférable de relier la conduite d'évacuation 54 à un dispositif d'aspiration.

L'invention permet donc d'éviter l'entraînement d'air entre les spires et, ainsi, de réaliser un enroulement bien serré de la bobine, sans risque de foisonnement.

La forme du profilé creux 5 et son positionnement optimal par rapport à la bande à enrouler 4 et la ligne de contact 30 peuvent être déterminées empiriquement ou par le calcul de façon à obtenir l'effet recherché, en étudiant les conditions de circulation de l'air compte tenu de la vitesse de défilement v de la bande 4, et des pertes de charge dans le profilé 5 et le circuit d'évacuation.

D'autre part, le diamètre de la bobine et, par conséquent, la position de la ligne de contact 30 et l'orientation de la bande 4 varient évidemment, au cours de l'enroulement. Il faut donc maintenir en permanence la position de l'organe de déviation 5 à l'intérieur du dièdre G et, pour cela, il est avantageux d'utiliser le dispositif représenté en détail sur la figure 3.

Comme on l'a indiqué plus haut, à la sortie du laminoir, la bande laminée
M passe sur deux rouleaux déflecteurs, respectivement, un rouleau 15 de mesure de planéité, placé au niveau de l'entrefer entre les cylindres de travail 1, l'et un rouleau embarreur 16 qui est monté coulissant le long de rails de guidage ménagés sur les colonnes 10 du laminoir et dont le niveau peut être réglé au moyen d'un vérin 17 en fonction de l'épaisseur et de la nature de la bande laminée, le rouleau embarreur 16 étant relevé dans une position haute 16' au début du laminage pour faciliter le passage de la tête de la bande M et son engagement sur le mandrin 2 de l'enrouleuse E. D'autre part, celle-ci est associé à un envelopper F monté sur un châssis 22 qui peut tourner autour d'un axe 23

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entre une position relevée, représentée sur la figure 1, pour laquelle l'envelopper est engagé sur le mandrin 2 afin de faciliter le démarrage de l'enroulement et une position abaissée, représentée sur la figure 3, pour laquelle l'envelopper est écarté du mandrin 2 afin de permettre l'enroulement de la bande et la formation de la bobine 3. Celle-ci augmente de diamètre au fur et à mesure de l'enroulement et la ligne de contact 30 de la bande M avec la bobine 3 s'écarte donc de l'axe 20 d'enroulement en suivant une courbe 34 représentée en trait mixte sur la figure 3.

Comme on l'a indiqué, l'organe de déviation 5 doit suivre l'augmentation de diamètre de la bobine tout en restant dans une position optimale à l'intérieur du dièdre G pour permettre l'évacuation de l'air entraîné dans la couche limite.

L'organe de déviation 5 doit donc suivre une courbe 34'analogue au trajet 34 de la ligne de contact 30 en s'éloignant, cependant, légèrement de celle-ci pour tenir compte du fait que le dièdre G se referme progressivement au fur et à mesure de l'enroulement.

On peut donc déterminer, par le calcul ou empiriquement, la position de l'organe de déviation 5 en fonction du diamètre de la bobine 3.

Pour permettre le déplacement progressif de l'organe de déviation 5, celui-ci est monté à l'extrémité d'un support 6 dont l'orientation et la longueur peuvent varier en fonction du diamètre de la bobine 3.

Comme le montre la figure 3, le support 6 peut être constitué de deux bras écartés disposés aux deux extrémités du profilé 5 constituant l'organe de déviation et pouvant tourner autour d'un arbre 60 articulé, à ses extrémités, sur deux côtés du châssis 22 de l'envelopper F.

Chaque bras 6 porte le corps d'un vérin 61 dont la tige 62 est munie, à son extrémité, d'une pièce 63 d'attache du profilé creux 5. Celui-ci est relié par un flexible à une tuyauterie fixée sur le bras de support 6 pour l'évacuation de l'air aspiré par les fentes 55,55'.

Le châssis 22 de l'envelopper F porte d'autre part un organe 7 de commande de la rotation du support 6, constitué d'au moins un levier articulé autour d'un axe 70 et portant un secteur denté 71 qui engrène avec un pignon

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denté 64 solidaire en rotation de l'un des deux bras qui constituent le support 6 et sont solidarisés en rotation. L'autre branche du levier 7 est articulée sur la tige d'un vérin 72 prenant appui sur le châssis 22 et qui commande ainsi la rotation du support 6 entre une position rentrée 6a, et une position écartée 6b correspondant au diamètre maximal de la bobine 3.

Dans la position rentrée 6a qui est représentée également sur la figure 1, le profilé 5 et ses deux bras de support sont repliés dans le gabarit du châssis 22 de l'envelopper F et ne gênent donc pas la mise en place de celui-ci sur le mandrin 2 pour le démarrage de l'enroulement.

Après l'enroulement d'un nombre de spires suffisant pour placer la bande M sous la traction nécessaire au laminage, l'organe de commande 7 fait tourner les deux bras du support 6 jusqu'à une position 6c pour laquelle l'axe du vérin 61 est sensiblement tangent à la bobine en début d'enroulement et la tige du vérin est avancée de façon à placer l'organe de déviation dans la position souhaitée 5c à proximité de la face interne de la bande 4. La vitesse de rotation du mandrin 2 est alors augmentée jusqu'au niveau correspondant au laminage à grande vitesse de la bande 4.

Par des moyens hydrauliques faciles à concevoir, les vérins 72 de commande de la rotation du bras 6 et 61 de réglage de la position radiale de l'organe de déviation 5 sont asservis à la variation de diamètre de la bobine 3 de façon à suivre la courbe 34'en restant à la distance souhaitée de la face interne 41 de la bande 4 et aussi près que possible de la ligne de contact 30.

A cet effet, les vérins 61 et 72 sont équipés de capteurs de position et commandés par un circuit approprié de façon à régler avec précision la position du profilé 5 en fonction du diamètre de la bobine qui est déterminé lui-même à partir du nombre de tours du mandrin 2 en tenant compte de l'épaisseur de la bande 4.

L'installation est équipée, pour cela, de capteurs et de moyens de calcul qui peuvent être programmés de façon à déterminer le profil de la courbe 34' suivi par l'organe de déviation 5.

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Bien entendu, il faut tenir compte également de la position du rouleau embarreur 16 qui détermine l'angle d'application de la bande 4 sur la bobine 3 et la position de la ligne de contact 30.

Lorsque le diamètre de la bobine arrive à sa valeur maximale, le bras 6 se trouve dans la position 6b, la tige 62 du vérin étant complètement rentrée.

Après la fin de l'enroulement, la bobine 3 est retirée et le support rotatif 6 est replié dans sa position 6a à l'intérieur du gabarit de l'envelopper F. Celui-ci peut alors être relevé pour s'engager sur le mandrin 2, afin de commencer l'enroulement d'une nouvelle bobine.

L'invention qui vient d'être décrite dans le cas d'une enrouleuse de bobine peut également s'appliquer à un rouleau déflecteur, par exemple, le rouleau de mesure de planéité 15. Comme le montre schématiquement la figure 4, la bande M est alors appliquée sous traction sur un secteur angulaire (i) du rouleau 15 et l'organe de déviation 5 est placé, comme précédemment, dans le dièdre G entre la bande 4 en cours d'enroulement et la partie de la surface du rouleau 15 placée en amont de la ligne de contact 30.

Le rouleau déflecteur 15 ayant un diamètre constant, l'organe de déviation 5 reste dans la même position par rapport au rouleau et peut être placé, par exemple, à l'extrémité d'un bras de support fixe.

Comme précédemment, l'organe de déviation 5 peut être un profilé creux débouchant dans une conduite 54 d'évacuation, vers l'extérieur, d'une partie de l'air entraînée dans la couche limite 43 afin de diminuer la pression dynamique à l'extrémité du dièdre G, au niveau de la ligne de contact 30. On évite ainsi la formation d'un coussin d'air qui, d'une part, pourrait provoquer un flottement latéral de la bande sur le rouleau déflecteur et d'autre part, dans le cas d'un rouleau de planéité, risquerait de perturber la mesure.

L'invention ne se limite, cependant, pas aux détails des modes de réalisation qui viennent d'être décrits, d'autres moyens équivalents pouvant être employés, sans s'écarter du cadre de protection défini par les revendication, pour réaliser une déviation de l'air entraîné dans la couche limite afin d'éviter un soulèvement de la bande à très grande vitesse.

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Par exemple, il est plus efficace d'aspirer une partie de l'air en mouvement dans un profilé creux mais l'organe de déviation pourrait aussi être constitué d'un simple volet, éventuellement orientable, permettant de créer, au voisinage de la bande et en amont de la ligne de contact, une turbulence suffisante pour briser la couche limite et diminuer la pression dynamique de l'air en amont de la ligne de contact. Un dispositif fixe pourrait donc être suffisant.

D'ailleurs, comme le montre schématiquement la figure 5, il serait intéressant, dans ce cas, d'utiliser une ailette incurvée 56 se rapprochant progressivement de la bande M dans le sens opposé au sens de défilement et jusqu'à une faible distance de sa face interne 41, de façon à dévier vers l'extérieur une partie de l'air entraîné dans la couche limite. Le débit d'air entraîné au delà de l'ailette 56 est donc diminué et peut encore être dévié partiellement sous l'effet du courant de circulation vers l'extérieur ainsi formé, cet effet pouvant, d'ailleurs, être amplifié par un ventilateur aspirant 57.

Dans un autre mode de réalisation représenté schématiquement sur les figures 6 et 7, l'organe de déviation est constitué par une conduite 8 s'étendant transversalement à la direction de défilement de la bande M, à une faible distance de celle-ci, et munie d'une pluralité d'orifices 81 en forme de buses ou bien d'une fente, de façon à constituer une rampe de soufflage d'une lame d'air ou autre fluide dirigée vers la face interne 41 de la bande M, dans le sens opposé au sens de défilement. On produit ainsi une turbulence qui peut décoller la couche limite 43 en provoquant des courants d'air dirigés vers l'extérieur.

De préférence, comme le montre la figure 7, la rampe de soufflage est constituée d'un tube coudé comportant deux parties formant chacune, du côté amont, un angle obtus A avec le plan médian longitudinal de la bande afin que l'air soit mieux évacué vers l'extérieur.

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 (27)

REVENDICATIONS

1. Procédé de stabilisation du défilement à grande vitesse d'un produit en bande suivant une direction longitudinale, la bande (M) étant appliquée sur au moins un secteur angulaire d'une surface de révolution (3) ayant un axe (20) transversal à la direction de défilement et se raccordant tangentiellement à la surface de révolution (3) en formant, du côté amont dans le sens de défilement, un dièdre (G) convergeant vers une ligne de contact (30), caractérisé par le fait que, le produit en bande (M) ayant une vitesse de défilement (V) assez grande pour qu'une partie de l'air ambiant forme, le long de chaque face (41,42) de la bande (4), une couche limite (43) d'air entraîné avec la bande, on détermine, par effet aérodynamique, une perturbation des conditions de circulation de l'air dans le dièdre amont (G), susceptible de provoquer un décrochement d'au moins une partie de la couche limite (43) d'air

entraîné le long de la face interne (41) de la bande, l'air ainsi dévié étant évacué à l'extérieur du dièdre amont (G).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on réalise un courant de circulation d'au moins une partie de l'air entraîné le long de la face interne de la bande pour l'évacuer à l'extérieur du dièdre amont (G).

3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on crée, le long de la face interne (41) de la bande (4), des turbulences suffisantes pour décrocher la couche limite (43) et évacuer à l'extérieur du dièdre (G) amont au moins une partie de l'air entraîné.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on dévie vers l'extérieur du dièdre amont (G) au moins une partie de l'air entraîné dans la couche limite, au moyen d'une ailette incurvée (56) se rapprochant de la face interne de la bande (M) dans le sens opposé au sens de défilement.

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on souffle une lame de fluide (82) sur la face interne (41) de la bande (M), dans le sens opposé au sens de défilement, afin de décrocher la couche limite d'air entraîné (43).

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6. Dispositif de stabilisation du défilement à grande vitesse d'un produit en bande (M), suivant une direction longitudinale, la bande (4) étant appliquée sur au moins un secteur angulaire d'une surface réglée de révolution autour d'un axe transversal à la direction de défilement et se raccordant tangentiellement à la surface d'application (3) en formant avec celle-ci, du côté amont par rapport au sens de défilement, un dièdre (G) convergeant vers une ligne de contact (30), caractérisé par le fait que, la vitesse (V) de défilement de la bande (4) étant suffisante pour que l'air ambiant forme, le long de chaque face, respectivement interne (41) et externe (42) de la bande, une couche limite (43) d'air entraîné avec la bande (4), le dispositif comprend un moyen de perturbation des conditions de circulation de l'air ambiant dans le dièdre amont (G), constitué d'un organe de déviation (5) s'étendant transversalement le long de la face interne (41) de la bande (4) tournée vers la surface d'application (3), et susceptible de provoquer un décrochement de la couche limite (43) en amont de la ligne de contact (30) et l'évacuation, à l'extérieur du dièdre amont (G), d'au moins une partie de l'air entraîné avec la bande (4).

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le moyen de perturbation est constitué d'un organe creux d'aspiration (5), ayant au moins une face (50) tournée vers la face interne (41) de la bande (4) sur laquelle est ménagé au moins un orifice (55) d'entrée, à l'intérieur de l'organe creux (5), d'au moins une partie de l'air entraîné dans la couche limite (43), ledit organe creux (5) étant relié à des moyens (54) d'évacuation de l'air débouchant à l'extérieur du dièdre amont (G), à une pression inférieure à la pression (P) dans la couche limite (43) au niveau de l'orifice d'entrée (55).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'organe d'aspiration (5) présente, en section transversale, un profil creux en aile d'avion comprenant, du côté amont dans le sens de défilement, une partie bombée biconvexe (51) et, du côté aval, une partie effilée (52) s'engageant entre la bande (4) et la surface d'application (3) le plus près possible de la ligne de contact (30).

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9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que l'organe de déviation creux (5), qui s'étend transversalement à la direction de défilement, se rapproche progressivement de la face interne (41) de la bande (4) de façon à provoquer, par effet de convergent, une augmentation de pression le long de la face (50) tournée vers la bande (4), de l'organe de déviation creux (5).

10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que l'organe de déviation (5) forme une enceinte creuse reliée par une canalisation (54) à un ventilateur aspirant pour l'évacuation de l'air à l'extérieur du dièdre amont.

11. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que les moyens (54) d'évacuation de l'air aspiré par l'organe de déviation (5) débouchent dans une zone se trouvant à la pression atmosphérique.

12. Dispositif selon l'une des revendication 7 à 11, caractérisé par le fait que l'organe de déviation creux (5) est limité par deux parois (50,50') tournées respectivement vers la bande (4) et vers la surface d'application (3) et se raccordant en pointe vers la ligne de contact (30) de la bande, au moins la paroi (50) tournée vers la bande (4) étant munie d'au moins une fente (55) d'aspiration de l'air ambiant à l'intérieur de l'organe creux (5).

13. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le moyen de perturbation comprend au moins une rampe de soufflage (8) s'étendant dans le dièdre amont (G) transversalement à la direction de défilement de la bande (M), ladite rampe étant alimentée en fluide sous pression et munie d'au moins une buse (81) pour la formation d'au moins une lame de fluide (82) dirigée sur la face interne (41) de la bande (M) dans le sens opposé au sens de défilement.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la rampe de soufflage (8) est coudée et comporte deux parties formant chacune, du côté amont, un angle obtus avec le plan médian longitudinal de la bande, de façon que les lames de fluide soufflé soient dirigées vers l'extérieur de la bande (M).

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15. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une ailette incurvée (56) se rapprochant progressivement, vers l'amont, de la face interne (41) de la bande (M), jusqu'à une distance de celle-ci inférieure à l'épaisseur de la couche limite (43), de façon à provoquer le décollement d'au moins une partie de celle-ci, ladite ailette (56) étant incurvée pour le guidage de l'air entraîné vers l'extérieur du dièdre amont (G).

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé par le fait que l'ailette incurvée (56) est associée à un ventilateur aspirant (57) placé du côté opposé à la bande pour l'évacuation de l'air dévié vers l'extérieur du dièdre amont (G).

17. Dispositif de stabilisation selon l'une des revendications 6 à 16, caractérisé par le fait que la surface de révolution sur laquelle est appliquée la bande est un rouleau déflecteur (D) à profil cylindrique, déterminant un changement de direction du plan de défilement de la bande (M).

18. Dispositif de stabilisation selon l'une des revendications 6 à 16, caractérisé par le fait qu'il est disposé en amont d'une bobine (3) d'enroulement de la bande en spires superposées, afin d'éviter l'entraînement d'air entre les spires (31,32).

19. Dispositif de stabilisation selon la revendication 18, caractérisé par le fait qu'il comprend un organe profilé (5) de déviation de l'air, monté sur un moyen de support (6) réglable en fonction du diamètre de la bobine (3), de façon à maintenir l'organe de déviation (5) dans une position optimale par rapport à la face interne (41) de la bande (4), au fur et à mesure de l'enroulement de celle-ci en bobine.

20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé par le fait que l'organe profilé (5) de déviation de l'air est monté à l'extrémité d'au moins un bras de support (6) ayant une longueur variable et monté rotatif autour d'un axe (60) parallèle à l'axe (20) de la bobine (3), ledit bras (6) étant associé à des moyens de réglage (7) de son orientation et (61) de sa longueur, en fonction du diamètre de la bobine (3), pour le positionnement de l'organe profilé (5) à l'intérieur du dièdre amont (G).

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21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé par le fait que le bras de support (6) est monté rotatif autour d'un axe parallèle à l'axe de la bobine et porte un vérin hydraulique (61) ayant un premier élément fixé sur le bras (6) et un second élément (62) monté coulissant sur le premier élément et portant l'organe de déviation (5), la position du second élément (62) par rapport au premier (61) étant réglée en fonction du diamètre de la bobine (3).

22. Dispositif selon l'une des revendications 20 et 21, caractérisé par le fait que le moyen de réglage de l'orientation du bras de support comprend un levier (7) lié en rotation au bras de support (6) et dont la position angulaire est réglée par un vérin hydraulique (72).

23. Dispositif selon la revendication 22, caractérisé par le fait que le levier (7) est monté rotatif autour d'un axe (70) parallèle à celui (60) du bras de support (6) et est solidaire d'un secteur denté (71) à profil circulaire centré autour de l'axe (70) du levier (7) de la manivelle et engrenant sur une roue dentée (64) solidaire en rotation du bras de support (6).

24. Dispositif selon l'une des revendications 19 à 23, caractérisé par le fait que le moyen (6) de support réglable de l'organe de déviation est monté sur un envelopper (F) associé à la bobine (3) pour faciliter le début d'enroulement de celle-ci, le moyen de support (6) étant replié dans le gabarit de l'envelopper (F) lorsque celui-ci est en position de début d'enroulement et déplié après enroulement de quelques spires et écartement de l'envelopper (F), de façon à placer l'organe de déviation (5) à proximité de la bande (M), dans le dièdre amont (G).

25. Utilisation d'un dispositif de stabilisation selon l'une des revendications

6 à 16, dans une installation de laminage d'un produit en bande, le dispositif de stabilisation (5) étant disposé en amont d'au moins un rouleau déflecteur (D) placé sur le trajet de la bande, afin d'assurer l'application directe de la bande sur le rouleau sans interposition d'une couche d'air susceptible de perturber le guidage de la bande.

26. Utilisation d'un dispositif de stabilisation selon l'une des revendications

6 à 16, dans une installation de laminage d'un produit en bande comprenant au

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moins une cage de laminage (10) associée à un rouleau (15) de mesure de planéité sur lequel la bande est appliquée sous traction, le dispositif de stabilisation (5) étant disposé en amont du rouleau de planéité (15) afin d'éviter l'entraînement, entre la bande (M) et le rouleau (15), d'une couche d'air susceptible de perturber la mesure de planéité.

27. Utilisation d'un dispositif de stabilisation selon l'une des revendications 18 à 24, dans une installation de laminage d'un produit en bande (M) comprenant un enrouleur (E) placé en bout de ligne, le dispositif de stabilisation (5) étant placé dans le dièdre (G) en amont de la ligne de contact (30) avec la bande (4) déjà enroulée afin d'éviter l'entraînement d'air entre les spires (31,32) et d'assurer la stabilité de guidage de la bande (4) pendant l'enroulement.