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Perfectionnements relatifs aux appareils servant à soumettre un métal en bande à une tension à peu près constante.
La présente invention se rapporte à un appareil ser- vant à mettre sous tension un métal en bande en l'incurvant vers le haut sous forme d'une boucle, au fur et à mesure qu'il passe entre les cylindres des cages voisines d'un laminoir duo ou d'un laminoir continu à bande.
On sait que, lors du laminage continu de métal en bande,la longueur de la bande entre les points de préhension de paires de cylindres voisins peut varier, cette variation étant due entre autres, aux vitesses circonférentielles rela- tives des cylindres et à des variations dans l'épaisseur, la chaleur et d'autres facteurs et propriétés de la bande depuis @
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son extrémité avant jusqu'à son extrémité arrière. Par suite de ce fait, il est désirable de maintenir la bande sous ten- sion entre les points de préhension de paires de cylindres voisins, c'est ce que l'on a réalisé au moyen de diverses formes d'appareils, connus sous le nom de tensiomètres, qui exercent une pression ascendante contrôlée sur le métal en bande, pour l'incurver vers le haut.
L'objet de l'invention consiste en un tensiomètre perfectionné qui est de construction simple et qui maintient efficacement, lors de son fonctionnement, une tension sensible- ment constante sur la bande lorsqu'on l'incurve vers le haut sous la forme d'une boucle qui varie notablement de hauteur.
Conformément à l'invention, on a prévu un appareil pour soumettre le métal en bande à une tension sensiblement constante dans son sens longitudinal, au fur et à mesure qu'il passe, sous forme d'une boucle variable incurvée vers le haut, entre les cylindres des cages voisines d'un laminoir continu de bandes, cet appareil comportant: un rouleau fou, mobile, verticalement, situé au-dessous de la bande et s'étendant en travers de celle-ci, entre les trains de cylindres, ce rouleau étant construit pour porter contre la face inférieure de la bande et l'incurver vers le haut suivant des inclinai- sons sensiblement égales, par rapport à l'horizontale, de chaque côté du rouleau;
deux supports, chacun d'eux étant re- lié à pivotement à l'une de ses extrémités à ce rouleau pour le supporter et s'étendant latéralement et vers le bas à partir de ce dernier, l'un des supports se dirigeant vers l'un des trains de cylindres et l'autre support vers l'autre train, les extrémités extérieures de ces supports étant mon- tées à pivotement en des points fixes situés au voisinage des points où la bande est incurvée vers le haut, ce qui permet aux supports de se trouver sensiblement parallèles à la bande
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lorsqu'on l'incurve vers le haut d'une manière variable au moyen du rouleau précité, l'un de ces supports étant exten- sible ;
enfin, des dispositifs servant à exercer un effort constant sur ledit support extensible en agissant en un point d'une ligne passant par ses articulations terminales et suivant cette ligne, pour faire varier la distance entre lesdites articulations et, par suite, pour faire varier la hauteur dudit rouleau, ce qui permet de maintenir la bande sous une tension sensiblement constante sur toute une gamme étendue de la déviation vers le haut.
De préférence, l'un seulement des deux supports porte-rouleau est extensible, mais tous deux peuvent l'être.
Le support extensible (ou chacun d'eux, si tous deux sont ex- tensibles) comprend des dispositifs pour exercer un effort constant sur ses parties extensibles en agissant suivant une ligne passant par les extrémités articulées du support. De préférence, les deux parties des supports extensibles sont constituées par un cylindre à pression hydraulique, monté à pivotement sur un support fixe, et par une tige de pistou s'étendant depuis un piston se déplaçant à l'intérieur du cylin- dre jusqu'au rouleau appliquant la pression auquel elle est reliée à pivotement.
En appliquant une pression uniforme cons- tante sur la face arrière du piston logé dans le cylindre, on allonge ou on raccourcit le support suivant la hauteur de la boucle orientée vers le haut de la bande, et on maintient la bande sous une tension sensiblement constante sur une gamme étendue de la hauteur de la boucle. On représentera mathématique- ment ci-après cet effort constant agissant ainsi entre les parties mobiles les unes par rapport aux autres du support extensible pour maintenir la bande sous une tension sensiblement constante.
On équilibre, de préférence, le poids mort du dispositif à supports et rouleau et, si on le désire, le poids mort de la
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bande passant sur le rouleau, en exerçant par exemple, une pression constante vers le haut sur le rouleau ou en appliquant un couple constant à l'extrémité articulée inférieure du sup- port non extensible.
Afin de mieux faire comprendre l'invetio, on va maintenant la décrire en se référant au dessin annexé, sur le- quel: la fig. 1 est une élévation de l'appareil représentant un métal en bande incurvé ou bouclé vers le haut, au fur et à mesure qu'il passe d'un laminoir à un autre, l'axe d'arti- culation fixe de l'extrémité extérieure de chaque support étant au-dessous du point où la bande est incurvée vers le haut et en alignement sensiblement vertical avec ce point; sur cette figure un seul support est extensible; la fig. 2 est un schéma des forces de l'appareil représenté sur la fig. 1; la fig. 3 est un schéma des forces d'un appareil analogue à celui représenté sur la figure 1, mais dans lequel l'axe d'articulation fixe de l'extrémité extérieure de chaque support est situé d'un côté du point où la bande est incurvée vers le haut.
En se référant d'abord à la fig. 1, on voit que l'on a représenté le métal en bande 1 comme étant bouclé ou incurvé vers le haut par un rouleau 2 qui est situé sensible- ment à égale distance des deux cylindres 3 et 4, qui peuvent être les cylindres moteurs supérieurs de deux cages de lami- noirs à bande, ou qui peuvent être des cylindres fous situés entre deux de ces laminoirs. Le rouleau 2 est porté par deux supports 5 et 6 dont les extrémités voisines sont reliées à pivotement au rouleau ou à un bâti qui le supporte. Le support 5, comporte, de préférence, un cylindre à pression 7 et une tige de piston 8 pourvue d'un piston 9 se déplaçant dans le
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cylindre, le fluide sous pression étant envoyé sur la face arrière du piston par une conduite 1 qui est munie d'un obtu- rateur de contrôle 10 et d'un manomètre 11.
L'extrémité infé- rieure du support 5 est supportée à pivotement par un touril- lon horizontal 12 fixé au cylindre 7, l'axe du tourillon étant situé à l'aplomb au-dessous de l'axe du cylindre 3 et à peu près à l'aplomb au-dessous du point où la bande 1 est incurvée vers le haut,à l'endroit où elle passe au-dessous du cylindre 3. L'extrémité extérieure inférieure du support rigide 6 est, de même, montée à pivotement en 13 en un point fixe au-dessous du cylindre 4, et la distance verticale entre les points où la bande 1 est incurvée vers le haut et les points d'articula- tion 12 et 13 des supports 5 et 6 est égale au rayon du rou- leau fou 2.
Afin d'équilibrer le poids du dispositif à rouleau et supports et également, si on le désire, le poids de la bande passant sur le rouleau 2, on relie ce dernier à pivote- ment à l'extrémité supérieure d'une tige de piston 15, dis- posée verticalement, dont l'extrémité inférieure est reliée à un piston 16 se déplaçant dans un cylindre à pression 17, disposé verticalement et supporté à pivotement en un point fixe par un tourillon horizontal 18. On envoie la pression sur la face inférieure du piston 16 au moyen d'une conduite 19 qui est pourvue d'un obturateur de contrôle 20 et d'un manomètre 21.
En appliquant une pression constante déter- minée à l'avance à la face arrière du piston 16 se déplaçant dans le cylindre 17, on peut équilibrer le poids mort de l'appareil à supports et rouleau, ainsi que celui de la bande passant sur le rouleau.
Ainsi qu'on l'a exposé, en appliquant une pression uniforme constante à la face arrière du piston 9 prévu dans le support extensible 5, on maintient la bande 1 sous une
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tension à peu près constante sur une gamme étendue de bou- clage ou de déviation vers le haut de la bande. Ceci ressort de l'examen du schéma des forces de l'appareil de la fig. 1 représenté sur la fig. 2, dans lequel la bande 1 subit une tension T exercée par une pression P appliquée au rouleau 2 par le support extensible 5, tension se traduisant par une pression verticale ascendante R appliquée sur le rouleau 2.
En admettant que des variations négligeables se produisent dans la gamme pratique du déplacement vertical du rouleau 2, la distance verticale h, séparant l'axe du rouleau 2 d'une ligne horizontale 25 passant par les axes d'articulation infé- rieurs 12 et 13 des supports 5 et 6, est la même que la distance verticale h' séparant la ligne du point de tangence de la bande avec le rouleau 2 d'une ligne horizontale 26 passant par les points de tangence de la bande avec les rouleaux 3 et 4. De même, l'angle a. formé entre la ligne 25 et la ligne longitudinale axiale du support 5 est le même que l'angle a' formé entre la ligne 26 et le plan de la partie inclinée de la bande 1.
Dans ces conditions, et en tenant compte du fait que la tension dans la bande tire verticalement vers le bas et que les supports poussent verticalement vers le haut des deux côtés du rouleau 2, la pression verticale R exercée par les supports sur le rouleau 2 et par ce dernier sur la bande, est égale à 2T sin a., et la même pression R exercée par la bande est égale à 2P sin a'. Etant donné que les angles a et a' sont les mêmes pour toutes les positions pratiques du rouleau 2, il s'ensuit que T est égal à P. Par suite, on peut déterminer la quantité de pression constante P qui est néces- saire, en multipliant la section transversale d'une bande donnée par le nombre de kilogs/cm2 de la tension voulue à maintenir dans la bande, au fur età mesure qu'elle passe entre des trains de cylindres voisins.
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Si, dans l'appareil de mise sous tension représenté sur la fig. 1, les cylindres 3 et 4 sont constitués par les cylindres moteurs supérieurs de deux trains de cylindres voi- sins, au lieu d'être constitués par les cylindres fous situés entre les cylindres moteurs, sur la trajectoire qui les sépare, il est nécessaire de supporter à pivotement les extrémités inférieures des supports 5 et 6 à l'extérieur des trains de cylindres pour éviter de gêner les cylindres inférieurs du laminoir. Par suite d'une telle disposition, l'appareil de mise sous tension gêne le libre accès aux laminoirs; dans la plupart des cas, il est donc indésirable de monter ainsi les supports.
Dans le schéma des forces représenté sur la fig. 3, le point de pivotement fixe de l'extrémité inférieure de cha- cun des supports 5 et 6 est situé à proximité du cylindre mo- teur supérieur sur l'un de ses côtés et, lorsqu'il est ainsi disposé, il peut convenablement être monté à l'intérieur des trains de cylindres. Comme on le voit, dans cette disposition de l'appareil de mise sous tension, la tension totale de la bande est égale à la pression dans le support, multipliée par une constante ou, en d'autres termes, T est égal à KP, K étant une constante.
On peut mieux se représenter ceci en supposant un écartement pratique de 6,08 m. entre des cages à 4 cylindres superposés d'un laminoir duo ou continu et en supposant que les axes d'articulation 12 et 13 des extrémités extérieures des supports soient écartés de 0,60 m. à partir de plans verticaux passant par les axes des cylindres.
Lorsque les axes d'articula- tion 12 et 13 sont ainsi écartés des cylindres des cages de la- minoir, ils peuvent être facilement montés à l'intérieur des trains de cylindres sans gêner les laminoirs, et ils peuvent être disposés de telle manière au-dessous des plans inclinés de la bande 1, bouclée ou incurvée vers le haut, que les axes
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des supports se trouvent à l'intérieur de la gamme pratique de déplacement vertical du rouleau de pression 2, et qu'ils soient sensiblement parallèles aux plans inclinés de la bande située de chaque côté du rouleau 2. Les écartements supposés de 6,08 m. entre les trains de cylindres et de 0,60 m. entre les cylindres de chaque train et les axes d'articulation des supports sont commodément donnés en mètres sur la fig. 3.
En utilisant la nomenclature donnée pour la fig. 2, on obtient les équations suivantes :
EMI8.1
Si sin a divisé par sin a.' est maintenu constant pour toutes les valeurs de la hauteur h de l'axe du rouleau 2 au-dessus de la ligne horizontale 25, comme cela est pra- tiquement le cas pour toutes les valeurs des angles a. et a' à l'intérieur de la gamme pratique de la hauteur h, T est alors égal à KP, K étant une constante.
Les données précédentes permettent d'obtenir les équations suivantes, dans lesquelles les quantités exprimées en chiffres sont celles représentées sur la fig. 3 en supposant que les trains de cylindres se trouvent écartés l'un de l'autre de 6 m 08 et en supposant, en outre, que les distances horizontales (2 m. 44) entre les axes d'articulation 12 et 13 et une ligne verticale passant par l'axe du rouleau 2 restent constantes, distances qui se trouvent sensiblement à l'intérieur de la gamme pratique du déplacement vertical du rouleau 2 :
EMI8.2
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9.-
En supposant que la hauteur h est égale à la hauteur h' ce qui peut être réalisé en plaçant convenablement les axes d'articulation 12 et 13 des supports, on obtient les équations suivantes :
EMI9.1
Si l'on résout la dernière équation, en supposant que la hauteur h' est égale à zéro, T est égal à 1,25 P, et en la résolvant en supposant que la hauteur maximum h' est de 0,76 m., T est égal à 1,23 P. Une hauteur maximum de 0,76 m. est la hauteur maximum pratique d'une boucle entre des trains de cylindres qui sont écartés l'un de l'autre de 6,08 m. étant bien entendu qu'un mécanisme de mise sous ten- sion du type décrit:ici est équipé du mécanisme bien connu dans la technique, pour contrôler ainsi les vitesses tangentielles relatives des cylindres moteurs, de telle sorte que la lon- gueur de la bande entre les deux trains de cylindres permette le bouclage de la bande à l'intérieur de limites minima et maxima.
En résolvant la dernière des équations ci-dessus, on voit que la tension T de la bande est constante sur toute une hauteur h allant de 0 à 0,76 m. à l'intérieur de plus ou moins 0,8%. En conséquence, pour obtenir une tension totale constante connue dans une bande, au moyen de la dis- position représentée sur la fig. 3, on peut obtenir la pres- sion nécessaire P appliquée au support extensible en divi- sant la tension connue par 1,24 qui est la moyenne entre 1,25 et 1,23.
Il est évident, d'après ce qui précède que, pour tous les écartements pratiques de trains de cylindres, une
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force constante appliquée au support extensible agissant suivant une ligne passant par ses points d'articulation a pour conséquence le maintien de la bande sous une tension constante dans les laminoirs à chaud ou à froid. Si l'écarte- ment des trains de cylindres est notablement inférieur à
6,08 m. comme il est d'usage dans les laminoirs à froid la hauteur maximum permise de la boucle se trouve diminuée d'une manière correspondante au-dessous de 0,76 m. et si l'on augmente l'écartement des trains de cylindres au delà de 6,08 m., on peut augmenter au delà de 0,76 m. la hauteur maximum permise.
De même, on peut faire varier la distance entre les points d'articulation inférieurs des supports et les côtés des cylindres à l'intérieur de limites pra- tiques, sans faire varier le principe de fonctionnement du mécanisme de mise sous tension ou le résultat qu'il permet d'obtenir.
REVENDICATIONS
1.- Appareil pour soumettre un métal en bande à une tension à peu près constante dans le sens de sa longueur au fur et à mesure qu'il passe dans une boucle variable incurvée vers le haut entre les cylindres de cages voisines d'un laminoir con- tinu à bande, caractérisé en ce qu'il comporte: un rouleau fou mobile verticalement, situé au-dessous de la bande, s'étendant dans le sens transversal de cette dernière entre les trains de cylindres et construit pour porter contre la face inférieure de la bande et l'incurver vers le haut suivant des inclinaisons sensi- blement égales, par rapport à l'horizontale, de chaque côté du rouleau;
deux supports reliés chacun à pivotement à l'une de ses extrémités au rouleau précité pour le supporter, et s'étendant latéralement et vers le bas à partir de celui-ci, l'un de ces
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supports allant vers l'un des trains de cylindres et l'autre vers l'autre train de cylindres, les extrémités inférieures exté- rieures de ces supports étant montées à pivotement en des points fixes à proximité des points où la bande s'incurve vers le haut, ce qui permet aux supprots d'être à peu près parallèles à la bande lorsque celle-ci est incurvée vers le haut, d'une manière varia- ble au moyen du rouleau susvisé, l'un de ces supports étant extensible ;
et un dispositif servant à appliquer une force constante audit support extensible, agissant entre les articu- lations terminales de celui-ci et suivant une ligne passant par ces articulations terminales, pour faire varier la distance entre ces articulations et, par suite, la hauteur du rouleau, ce qui permet de maintenir la bande sous une tension à peu près constante sur toute une gamme étendue de déviation vers le haut de celle-ci.
2. - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support extensible comporte un cylindre pourvu d'un piston et un élément rigide relié audit piston, l'autre support ayant la même longueur entre ces points d'articulation à toutes les positions verticales du rouleau.
3. - Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour appliquer une pression constante audit cylindre afin d'allonger le support extensible suivant une direction passant par ses articulations.
4.- Appareil suivant les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour équilibrer le poids du rouleau et des supports.
5. - Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'équilibrage comporte une tige de pis- ton disposée verticalement, dont l'extrémité supérieure est re- liée au rouleau et dont l'extrémité inférieure est reliée à un piston se déplaçant dans un cylindre à pression disposé vertica- lement, qui est supporté en un point fixe par un tourillon
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horizontal, des dispositifs étant prévus pour envoyer la pres- sion sur la face inférieure dudit piston.
6. - Appareil pour soumettre un métal en bande à une tension à peu près constante, construit et agencé, en substance comme décrit ci-dessus et comme représenté aux figures 1 et 2 ou 3 du dessin annexé.