EP0184481A1 - Cage de laminoir perfectionnée - Google Patents

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EP0184481A1
EP0184481A1 EP85402164A EP85402164A EP0184481A1 EP 0184481 A1 EP0184481 A1 EP 0184481A1 EP 85402164 A EP85402164 A EP 85402164A EP 85402164 A EP85402164 A EP 85402164A EP 0184481 A1 EP0184481 A1 EP 0184481A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rolling
chocks
working
stand according
working rolls
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP85402164A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Daniel Derelle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
USINOR SA
Original Assignee
USINOR SA
Union Siderurgique du Nord et de lEst de France SA USINOR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by USINOR SA, Union Siderurgique du Nord et de lEst de France SA USINOR filed Critical USINOR SA
Publication of EP0184481A1 publication Critical patent/EP0184481A1/fr
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/02—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally
    • B21B13/023—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally the axis of the rolls being other than perpendicular to the direction of movement of the product, e.g. cross-rolling

Definitions

  • the present invention relates to an improved rolling mill stand which is integrated in particular in a cold or hot rolling train for strip and in particular in a finishing train.
  • the support cylinders have lateral extensions between which is applied the force causing the flexion.
  • the rolling mill stand is equipped with six cylinders, an intermediate cylinder being interposed between each pair of support and working rolls.
  • These intermediate cylinders have the particularity of being able to move axially in one direction or the other over large distances.
  • Such a device makes it possible in principle to continuously control the flatness of the strip without causing abnormal forces on the working and / or support rolls, but its implementation requires a complex installation for the controlled movement of the intermediate rolls.
  • the working or support cylinders comprise a hollow hooped envelope connected to a hydraulic pressurizing device.
  • the variation of the crown of the cylinder is then obtained by varying the oil pressure inside the hooped envelope.
  • the object of the invention is to produce an improved rolling stand, capable of effectively regulating the flatness of the sheet, as well as the uniformity of its thickness in the transverse direction, which is simpler than the devices mentioned above and which avoids the application of large bending forces abnormally stressing chocks.
  • the offset of the working rolls is obtained by inserting shims between the bearings and the chocks of the working rolls.
  • relatively thin sheet metal strip means sheet metal with a thickness of less than 20 mm and preferably less than 10 mm.
  • the rolling stand shown in Figs. 1 to 3 is of the four-cylinder type, known as the quarto, and is integrated in a rolling train and preferably in a finishing group, where the strip reaches its final thickness.
  • This cage the general arrangement of which is conventional, will therefore not be described in detail. It comprises a frame 1 provided, on each of its sides, with a rectangular opening 2. Crosswise to the frame 1, two support cylinders 3 and two working cylinders 4 are superimposed horizontally so that the working cylinders 4, directly adjacent, are framed by the support cylinders 3.
  • the support cylinders 3 revolve in bearings carried by chocks 5 and the working cylinders 4 revolve in bearings 6, the latter being carried by chocks 7 which are guided, with chocks 5 of the support cylinders, in which they are housed, in the side openings 2 of the frame 1.
  • a pressure screw 8 allows the application of a vertical thrust in order to maintain the rolling force on a metal strip which passes between the working rolls 4.
  • a hydraulic capsule 8a for example, of the known type "AGC" forming part a rolling regulation device.
  • the axes Z 1 -Z 1 , Z 2 - Z 2 of the working rolls 4 seen in projection on a horizontal plane, each form an acute angle c ⁇ of offset with respect to the axis YY perpendicular to the rolling axis XX and are arranged on either side of it (Fig. 2).
  • the angular offset of angle ⁇ which is between 0.2 and 5 degrees, and preferably between 0.5 and 2 degrees, is obtained by inserting shims 9a, 9b of different thicknesses between the chocks 5 of the support cylinders 3 and the chocks 7 of the working cylinders 4.
  • the shims 9a, 9b (Fig. 4) have a generally rectangular shape and are each provided at their ends, in the direction of their width, with flanges 10 projecting from the same face, these flanges being intended to cooperate with shoulders 11 provided on the chocks 5 of the support cylinders 3. Furthermore, bores 12 are formed in the wedges 9a, 9b so as to be able to screw the latter onto the chocks 5.
  • the shims 9a, 9b, associated with the chocks 7 of the same cylinder 4, are arranged symmetrically (FIG. 3) relative to the point C, point of intersection of the axes Z 1 -Z 1 , Z 2 -Z 2 of the cylinders 4 with the rolling axis XX (Fig. 2) to shift sy metrically the cylinder considered with respect to the axis XX.
  • the shims 9a, 9b associated with the other cylinder have, of course, reversed positions.
  • the crossing of the working rolls 4 according to the invention has the effect of spreading the generators thereof, in an increasing manner on either side of their center at the crossing point C in the direction of their ends and, Similarly, to separate each working cylinder 4 from the adjacent support cylinder 3, which is equivalent to giving the cylinders a certain convexity.
  • the laminated strip between the working cylinders 4 crossed does not undergo the same rolling force over its width, in particular, the latter will be less on the banks.
  • the crossing of the working rolls 4 therefore makes it possible to effectively adjust the flatness of the metal strips without for this requiring the application of significant bending forces on the rolls 3,4 at the level of chocks 5, 7, so that the desired objectives are well achieved.
  • the crossing of the working cylinders 4 can be advantageously combined with the use of concave or convex convex cylinders, which gives the assembly a "convex" resulting concave or convex complementary to that obtained by crossing said cylinders 4.
  • the chocks 7 of the working rolls are independent of the chocks 5 of the support cylinders and then directly housed in the opening 2 of the frame 1.
  • the hydraulic cylinders are housed between the chocks 7 of the working rolls and the frame 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Cette cage de laminoir perfectionnée, du type quarto, comprend un bâti (1) supportant des empoises (7) dans lesquelles tourillonnent deux cylindres de travail (4). Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, vus en projection sur un plan horizontal, les axes (Tel Z2) des cylindres de travail (4) forment chacun un angle aigu de décalage par rapport à l'axe (Y-Y) perpendiculaire à l'axe de laminage (X-X) et sont disposés de part et d'autre de celui-ci. Une telle cage pour bandes de tôle relativement minces est destinée à être intégrée dans un train de laminage à chaud ou à froid, où elle permet d'améliorer la planéité, ainsi que l'uniformité de l'épaisseur dans le sens transversal de la tôle.

Description

  • La présente invention est relative à une cage de laminoir perfectionnée s'intégrant notamment dans un train de laminage à froid ou à chaud pour feuillards et en particulier dans un train finisseur.
  • La planéité des produits laminés fait l'objet de spécifications de plus en plus sévères de la part des industries de transformation de ces produits. De plus, pour accroître la rentabilité des unités de production des industries sidérurgiques, il apparaît nécessaire de limiter tout défaut donnant lieu, à un déclassement ou à une mise au rebut du produit laminé. Cette condition est particulièrement impérative lorsque des tôles de grande largeur sont refendues à froid pour obtenir des tôles plus étroites.C'est pourquoi, les efforts de recherche se concentrent sur un problème délicat à résoudre, en l'occurrence :la maîtrise de la planéité des bandes métalliques laminées, aussi bien au niveau des rives qu'en leur centre.
  • Les études effectuées jusqu'à présent ont donné naissance à des dispositifs hydrauliques dans lesquels on fait varier le profil des génératrices actives des cylindres de travail, indépendamment du processus de laminage, en appliquant des forces aux extrémités des cylindres de travail ou de soutien pour provoquer une mise en flexion de ces cylindres et modifier ainsi la pression exercée au centre ou en rive. Dans un premier agencement, on applique une force variable entre les empoises des cylindres de travail durant le laminage.
  • Dans un second dispositif, les cylindres de soutien comportent des prolongements latéraux entre lesquels est appliquée la force provoquant la mise en flexion.
  • Dans le troisième agencement, on applique une force de séparation entre les empoises des cylindres de travail et celles des cylindres de soutien. Le bombé obtenu est alors négatif. Cependant, de tels dispositifs nécessitent l'application de forces importantes et de ce fait, entraînent des problèmes de maintenance au niveau des empoises qui doivent supporter ces efforts.
  • Dans un quatrième dispositif, la cage de laminoir est équipée de six cylindres, un cylindre intermédiaire étant interposé entre chaque couple de cylindres de soutien et de travail. Ces cylindres intermédiaires ont la particularité de pouvoir se déplacer axialement dans un sens ou dans l'autre sur des distances importantes. Un tel dispositif permet en principe de contrôler en continu la planéité de la bande sans provoquer d'efforts anormaux sur les cylindres de travail et/ou de soutien, mais sa mise en oeuvre nécessite une installation complexe pour le déplacement contrôlé des cylindres intermédiaires.
  • Enfin, dans un cinquième agencement, les cylindres de travail ou de soutien comportent une enveloppe creuse frettée reliée à un dispositif de mise en pression hydraulique. La variation du bombé du cylindre est alors obtenue en faisant varier la pression d'huile à l'intérieur de l'enveloppe frettée. On conçoit qu'un tel agencement qui nécessite d'une part un frettage étanche d'une enveloppe sur les cylindres concernés et d'autre part une alimentation hydraulique soit, en raison de sa complexité, d'un coût élevé et d'une fiabilité discutable.
  • Aux différentes techniques précédemment exposées s'ajoute une régulation du laminage qui, par la mesure des caractéristiques de planéité de la bande à la sortie de la cage du laminoir agit sur le dispositif de modification du bombé des cylindres dont cette dernière est équipée. Les appareils de mesure couramment utilisés sont des jauges de planéité et des jauges du profil qui détectent les éventuels défauts et les irrégularités de profil.
  • Le but de l'invention est de réaliser une cage de laminoir perfectionnée, susceptible de régler efficacement la planéité de la tôle, ainsi que l'uniformité de son épaisseur dans le sens transversal, qui soit plus simple que les dispositifs évoqués ci- dessus et qui permette d'éviter l'application de forces de flexion importantes sollicitant anormalement les empoises.
  • A cet effet, l'invention a pour objet une cage de laminoir perfectionnée pour train de laminage à chaud ou à froid, permettant d'améliorer la planéité d'une bande de tôle relativement mince, comprenant un bâti supportant des empoises dans lesquelles tourillonnent deux cylindres de travail, caractérisée en ce que vus en projection sur un plan horizontal, les axes des cylindres de travail forment chacun un angle aigu de décalage par rapport à l'axe perpendiculaire à l'axe de laminage et sont disposés de part et d'autre de celui-ci. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention :
    • les angles de décalage des cylindres de travail sont égaux.
  • Le décalage des cylindres de travail est obtenu en insérant des cales entre les paliers et les empoises des cylindres de travail.
  • On entend par bande de tôle relativement mince, une tôle d'épaisseur inférieure à 20 mm et de préférence, inférieure à 10 mm.
  • L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples, et sur lesquels :
    • - La Fig. 1 est une vue en élévation latérale schématique d'une cage de laminoir selon l'invention ;
    • - La Fig. 2 est un schéma montrant en projection sur un plan horizontal, la position des axes des cylindres de travail ;
    • - La Fig. 3 est une vue en coupe transversale de la cage de la Fig. 1, suivant la ligne 3-3 de cette Fig. 1 ;
    • - La Fig. 4 est une vue en élévation d'une cale ;
    • - la Fig. 5 est une vue en coupe schématique des cylindres de la cage de laminoir parallèlement à l'axe X-X de laminage, prise à une extrémité de la table de travail des cylindres ; et
    • - la Fig. 6 est un graphique qui illustre la variation du bombé théorique des cylindres pour différentes valeurs du décalage angulaire entre les cylindres.
  • La cage de laminoir représentée aux Fig. 1 à 3 est du type à quatre cylindres, dit quarto, et s'intègre dans un train de laminage et de préférence dans un groupe finisseur, où la bande atteint son épaisseur finale.
  • Cette cage, dont l'agencement général est classique, ne sera pas, en conséquence, décrite en détail. Elle comprend un bâti 1 muni, sur chacun de ses flancs, d'une ouverture 2 rectangulaire. Transversalement au bâti 1, deux cylindres de soutien 3 et deux cylindres de travail 4 sont superposés horizontalement de telle façon que les cylindres de travail 4, directement voisins, soient encadrés par les cylindres de soutien 3.
  • Les cylindres de soutien 3 tourillonnent dans des paliers portés par des empoises 5 et les cylindres de travail 4 tourillonnent dans des paliers 6, ces derniers étant portés par des empoises 7 qui sont guidées, avec les empoises 5 des cylindres de soutien, dans lesquelles elles sont logées, dans les ouvertures latérales 2 du bâti 1. Une vis de pression 8 permet l'application d'une poussée verticale afin de maintenir l'effort de laminage sur une bande métallique qui passe entre les cylindres de travail 4. Entre cette vis 8 et le cylindre de soutien 3 supérieur est interposée une capsule 8a hydraulique, par exemple, du type connu "AGC" faisant partie d'un dispositif de régulation du laminage.
  • Suivant l'invention, les axes Z1-Z1, Z 2-Z 2 des cylindres de travail 4, vus en projection sur un plan horizontal, forment chacun un angle aigu c< de décalage par rapport à l'axe Y-Y perpendiculaire à l'axe X-X de laminage et sont disposés de part et d'autre de celui-ci (Fig.2).
  • Suivant un mode de réalisation de l'invention, le décalage angulaire d'angle α qui est compris entre 0,2 et 5 degrés,et de préférence entre 0,5 et 2 degrés, est obtenu en insérant des cales 9a, 9b d'épaisseurs différentes entre les empoises 5 des cylindres d'appui 3 et les empoises 7 des cylindres de travail 4.
  • Les cales 9a, 9b (Fig. 4) ont une forme générale rectangulaire et sont munies chacune au niveau de leurs extrémités, dans le sens de leur largeur, de rebords 10 faisant saillie sur une même face, ces rebords étant destinés à coopérer avec des épaulements 11 prévu sur les empoises 5 des cylindres d'appui 3. Par ailleurs, des alésages 12 sont formés dans les cales 9a, 9b afin de pouvoir visser ces dernières sur les empoises 5.
  • Les cales 9a,9b, associées aux empoises 7 d'un même cylindre 4, sont disposées symétriquement (Fig. 3) par rapport au point C, point d'intersection des axes Z1-Z1, Z2-Z2 des cylindres de travail 4 avec l'axe X-X de laminage (Fig.2) pour décaler ainsi symétriquement le cylindre considéré par rapport à l'axe X-X. Afin d'obtenir un décalage angulaire identique et dans l'autre sens (Fig.2), les cales 9a, 9b associées à l'autre cylindre ont bien entendu, des positions inversées.
  • Le croisement des cylindres de travail 4 suivant l'invention a pour effet d'écarter les génératrices de ceux-ci, d'une manière croissante de part et d'autre de leur centre au point de croisement C en direction de leurs extrémités et, de même, d'écarter chaque cylindre de travail 4 du cylindre de soutien 3 adjacent, ce qui équivaut à donner aux cylindres un certain bombé.
  • Ainsi, la bande laminée entre les cylindres de travail 4 croisés, ne subit pas un même effort de laminage sur sa largeur, en particulier, ce dernier sera moindre sur les rives.
  • En supposant que l'application d'une pression sur les cylindres 3, 4 de la cage déforme les cylindres de soutien et de travail jusqu'à rapprocher leurs génératrices, on peut calculer la valeur du rapprochement F entre les cylindres de soutien, à une distance de l'axe de laminage X-X égale à la demi largeur L (Fig. 2) de la table de travail (Fig. 5).
  • Le calcul est effectué de la façon suivante, en supposant que
    • - R = 2r avec R : rayon du cylindre de soutien 3, et
    • - r = rayon du cylindre de travail 4,
    • - E1 = distance entre les génératrices des cylindres de soutien 3 au repos,
    • - E2 = distance entre les génératrices des cylindres de soutien 3 après rapprochement,
    • - E 1 = 4r, et,
    • - E 2 = 2 OA + O'B - 4r,

    d'où F = E1- E2 = 8r - 2 OA - O'B or, d'après la figure, OA = OO'cos γ = 3r cos γ
    avec
    Figure imgb0001
    (d : décalage entre l'axe Z-Z d'un cylindre de travail 4 par rapport à l'axe Y-Y perpendiculaire à l'axe X-X de laminage pris à l'extrémité du cylindre).
  • Par ailleurs, O'B = O'O''cos β = 2r cos β
    avec
    Figure imgb0002
    on en déduit : F = 6r(1-cos γ )+ 2r(1-cos β )
  • On remarquera qu'un calcul identique peut être effectué peur des décalages angulaires différents et des largeurs de tables différentes dans la mesure où l'on peut relier la valeur de d à celle de l'angle de décalage suivant l'expression :
    Figure imgb0003
  • Le même mode de calcul est applicable en un point quelconque situé sur un cylindre de travail 4 et distant du point C d'une valeur e (Fig. 2) avec
  • Figure imgb0004
  • Dans ce cas, la valeur du décalage de l'axe Z-Z du cylindre par rapport à l'axe Y-Y est formulée de la façon suivante : dρ = ρ sin α. Il est donc possible de déterminer F en un point quelconque de la table.
  • La variation de la valeur du rapprochement F entre les cylindres de soutien 3 sur la largeur de la table est assimilable au même rapprochement qui serait obtenu en utilisant des cylindres de travail 4 bombés. Ce bombé théorique est représenté graphiquement sur la Fig. 5 pour différentes valeurs de décalage d. On voit sur cette figure que la valeur du bombé théorique convexe obtenu est particulièrement sensible à la variation du décalage d des cylindres de travail 4 et que ce bombé peut être relativement accentué pour des valeurs de d qui restent faibles (≤ 5mm).
  • Les résultats obtenus sont très satisfaisants. On voit sur le tableau disposé ci-dessous que par rapport à un essai normal (d = o mm) le croisement des cylindres a pour effet de diminuer sensiblement les valeurs de bombé et de tombé de rives de la bande laminée. Ce effet est particulièrement notable pour un décalage de 5 mm, valeur pour laquelle le bombé et le tombé de rives se trouvent pratiquement divisés par deux.
    Figure imgb0005
  • Le croisement des cylindres de travail 4 permet donc de régler de manière efficace la planéité des bandes métalliques sans pour cela nécessiter l'application de forces de flexion importantes sur les cylindres 3,4 au niveau des empoises 5, 7, de sorte que les objectifs recherchés sont bien atteints.
  • Dans une variante de réalisation de l'invention, le croisement des cylindres de travail 4 peut être avantageusement combiné avec l'emploi de cylindres bombés concaves ou convexes, ce qui donne à l'ensemble un "bombé" résultant concave ou convexe complémentaire de celui obtenu par le croisement desdits cylindres 4.
  • De plus, l'emploi de vérins hydrauliques remplaçant les cales 9 disposés entre les empoises 7 des cylindres de travail 4 et les empoises 5 des cylindres d'appui 3 et agissant en sens inverse sur lesdites empoises, permet un ajustage aisé de la valeur de l'angle de décalage α. En combinaison avec une jauge de profil ou de planéité, connue en soi et disposée en aval de la cage de laminoir, ces vérins peuvent corriger en continu la valeur de l'angle 0< en fonction de la planéité de la bande mesurée par la jauge à la sortie de la cage et produire, ainsi, automatiquement des bandes métalliques d'une planéité satisfaisante.
  • Il est à noter que dans certaines cages de laminoir, les empoises 7 des cylindres de travail sont indépendantes des empoises 5 des cylindres d'appui et alors directement logées dans l'ouverture 2 du bâti 1. Dans ce cas, les vérins hydrauliques sont logés entre les empoises 7 des cylindres de travail et le bâti 1.

Claims (10)

1. Cage de laminoir perfectionnée, pour train de laminage à chaud ou à froid, permettant d'améliorer la planéité d'une bande de tôle relativement mince, comprenant un bâti (1) supportant des empoises (7) dans lesquelles tourillonnent deux cylindres de travail (4), caractérisée en ce que vus en projection sur un plan horizontal, les axes (Z1, Z2) des cylindres de travail (4) formant chacun un angle (α) aigu de décalage par rapport à l'axe (Y-Y) perpendiculaire à l'axe (X-X) de laminage et sont disposés de part et d'autre de celui-ci.
2. Cage de laminoir suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les angles de décalage (α) des cylindres de travail (4) sont égaux.
3. Cage de laminoir suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les angles (0() de décalage sont compris entre 0,2 et 5° et de préférence entre 0,5 et 2°.
4. Cage de laminoir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le décalage des cylindres de travail (4) est obtenu en insérant des cales (9a, 9b) entre les empoises (5) des cylindres d'appui (3) et les empoises (7) des cylindres de travail (4).
5. Cage de laminoir suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les cales associées à un cylindre de travail (4) comportent deux paires de cales (9a,9b) d'épaisseurs différentes, les cales d'une même paire étant disposées symétriquement par rapport au point d'intersection (C) de l'axe (X-X) de laminage avec les axes (Z-Z) des cylindres de travail (4).
6. Cage de laminoir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le décalage des cylindres de travail (4) est obtenu à l'aide de vérins hydrauliques ou équivalents disposés entre les empoises (5) des cylindres d'appui et les empoises (7) des cylindres de travail, ces vérins agissant en sens inverse sur lesdites empoises.
7. Cage de laminoir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le décalage des cylindres de travail est obtenu à l'aide de vérins hydrauliques ou équivalents disposés entre les empoises (7) des cylindres de travail et le bâti (1), ces vérins agissant en sens inverse sur lesdites empoises.
8. Cage de laminoir suivant la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les vérins qui commandent le décalage des cylindres de travail (4) sont incorporés à un dispositif de régulation du laminage pour faire varier l'angle ( 0<) de décalage en fonction des caractéristiques de la tôle à la sortie de la cage.
9. Cage de laminoir suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les cylindres de travail (4) sont droits.
10. Cage de laminoir suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les cylindres de travail (4) sont bombés concaves ou convexes.
EP85402164A 1984-11-09 1985-11-08 Cage de laminoir perfectionnée Withdrawn EP0184481A1 (fr)

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