Laminoir. La présente invention a pour objet un laminoir du type comprenant des traverses maintenues entre des pièces d'extrémité et échancrées entre ces pièces d'extrémité pour recevoir des galets soumis à la pression des cylindres de travail par l'intermédiaire d'au moins une série de cylindres intermédiaires, les cylindres de travail étant directement au contact chacun avec deux de ces cylindres intermédiaires, tandis qu'au moins un des cylindres intermédiaires est entraîné mécani quement.
Conformément à l'invention, au moins l'un des cylindres intermédiaires est relié à un dis positif permettant de déplacer axialement ce ey lindre intermédiaire et d'absorber la pous sée axiale de ce dernier, ce dispositif étant monté, avec la commande de l'entraînement, à l'extérieur de l'une des pièces d'extrémité.
On a représenté, à titre d'exemple, sur le dessin annexé, deux formes d'exécution avan tageuses du laminoir faisant l'objet de l'in vention.
La fig. 1 du dessin est une coupe trans versale d'une première forme d'exécution du laminoir, faisant apparaître les directions des composantes de l'effort de laminage.
La fig. 2 est une coupe transversale par tielle d'une seconde forme d'exécution com portant des galets d'appui décalés, ce lami noir comportant un dispositif, représenté schématiquement, pour soulager les cylindres du laminoir de tout excès de pression. La fig. 3 est une vue en élévation sché matique d'un cylindre de travail et d'un cylindre intermédiaire, la bande à laminer étant représentée en coupe.
La fig. 4 est une vue analogue à la fig. 3, 'représentant une autre disposition permettant d'arriver au même but.
La fig. 5 est une vue schématique d'une paire de cylindres de travail et d'une paire de cylindres intermédiaires permettant d'assu rer un profil approprié à la bande laminée.
La fig. 6 est. une vue en perspective cava lière d'une cage de laminoir permettant. d'évi ter la. flexion des cylindres.
La. fi-. 7 est une vue en élévation, partiel lement en coupe, d'in cylindre intermédiaire entraîné par moteur, d'un dispositif d'accou plement, d'un dispositif de butée et d'un dis positif de maintien du, cylindre.
La fig. 8 est une coupe longitudinale d'ttn galet et de son palier.
Les laminoirs représentés comportent des cylindres de travail de petit diamètre repo sant sur -un ou plusieurs jeux de cylindres intermédiaires reposant à leur tour sur des galets montés sur des arbres placés entre des traverses du laminoir. De tels laminoirs sont particulièrement intéressants pour assurer le laminage précis ou très important de bandes métalliques de longueur indéterminée et de toute largeur désirée.
Dans les laminoirs de type connu, la. direc tion de la composante de l'effort de laminage exercée sur les galets les plus éloignés du plan de symétrie transversal du laminoir est incli née par rapport à l'effort utile exercé sur les cylindres de travail, cet effort dirigé suivant le plan de symétrie du laminoir étant géné ralement vertical.
Dans un laminoir du type usuel où la réaction d'appui des galets se trouve dans la même direction que la pression exercée sur les cylindres de travail, les paliers principaux n'ont à supporter qu'un effort de 1000 tonnes pour un effort de 1000 tonnes exercé sur les cylindres. Par contre, dans un laminoir où chaque cylindre de travail s'appuie sur deux cylindres intermédiaires suivant des plans qui sont inclinés par rapport au plan de symétrie, chacun de ces cylindres intermédiaires devra supporter 60 à 70% de l'effort total exercé sur les cylindres. Il est évident qu'il faudra donner des supports appropriés aux cylindres intermédiaires soumis à de tels efforts.
C'est pourquoi il a donc été considéré jusqu'à pré sent comme avantageux de disposer les sup ports de manière que la direction de l'effort exercé sur eux soit assez proche de la direc tion du plan de symétrie du laminoir et, lors qu'il y a plus de deux cylindres intermé diaires, de répartir les efforts aussi uniformé ment que possible entre eux.
Toutefois, les essais faits sur différentes dispositions de cylindres dans le cas de lami noirs du type considéré ont permis de consta ter qu'il y avait avantage au contraire à dis poser les galets le plus éloigné du plan de symétrie, de manière que les lignes d'applica tion des efforts se rapprochent d'une perpen diculaire ait plan de symétrie, tout en lais sant libre l'accès au laminoir. Dans une telle disposition, les galets les plus éloignés du plan de symétrie supportent la plus forte par tie de l'effort, tandis que les galets les plus voisins de ce plan de symétrie n'en suppor tent plus qu'une partie plus faible.
Le laminoir représenté à la fig. 1 com prend deux cylindres de travail 1, un premier jeii de cylindres intermédiaires 2, -un deuxième jeu de cylindres intermédiaires dont on a re présenté les trois cylindres supérieurs 3, 3t1 et 3B et enfin des galets supérieurs 7, 8, 9 et 10. L'effort principal de laminage est indi qué par la. flèche P.
Les galets extérieurs 7 et 10 supportent les plus fortes composantes t1 et D de cet effort P, tandis que les galets 8 et 9 voisins du plan de symétrie supportent les composantes plus faibles B-C. Les com posantes A et D se rapprochent de l'horizon tale, tandis que les composantes B et C se rap prochent davantage de la verticale et de la direction de l'effort de laminage. On peut dé caler les galets intérieurs supportant la charge la phis faible, comme représenté à la. fig. 2.
On a constaté paradoxalement que cette disposition permet de répartir géométrique ment les éléments du laminoir, de manière à rendre possible une grande réduction du dia mètre des cylindres de travail pour un nombre et un diamètre donnés de galets d'appui. On obtient. ainsi un laminoir phis précis, avec une réduction de l'effort exercé par les cylindres de travail et par conséquent avec des compo santes plus faibles sur les galets d'appui les plus écartés du plan de symétrie. En même temps, les cylindres intermédiaires au contact des galets les plus éloignés du plan de symé trie supportent un effort supérieur à celui appliqué aux cylindres intermédiaires les plus rapprochés du plan de symétrie.
Les cylindres intermédiaires les plus éloignés du plan de symétrie peuvent donc recevoir un diamètre notablement supérieur à celui des autres cylindres intermédiaires et ils peuvent donc, s'ils servent à recevoir la force motrice, transmettre un couple relativement considé rable.
La force motrice est appliquée aux cylin dres intermédiaires, qu'il s'agisse des cylindres intermédiaires intérieurs 2 de la fig. 1 ou des cylindres extérieurs 3, 3t1 et 3B, et non pas directement aux cylindres de travail dont le diamètre relativement faible ne se prête que mal à l'application de la puissance motrice. Ainsi,, on réalise un couple facilement trans missible parce que le nombre des cylindres qui le reçoivent peut être doublé et que leur diamètre petit être ait moins deux fois plus grand que celui des cylindres de travail.
On peut, par exemple, dans le cas où le laminoir comporte plusieurs groupes de cylin dres intermédiaires, appliquer le couple d'en traînement aux quatre cylindres extérieurs du groupe des six cylindres intermédiaires les phus gros, c'est-à-dire aux cylindres 3A et 3B et à leurs cylindres symétriques dans le cas de la fig. 1, sans qu'il soit nécessaire de l'ap pliquer aux cylindres 3 les plus rapprochés du plan de symétrie. Les cylindres intermédiaires les plus éloignés du plan de symétrie trans mettent un couple suffisant, par friction, aux cylindres intermédiaires intérieurs 2 qui le transmettent à leur tour aux cylindres de tra vail 1.
On peut ainsi utiliser des arbres d'en traînement relativement gros, en même temps qu'une cage de laminoir relativement grande clans laquelle les composantes de l'effort de laminage sont bien distribuées.
On a constaté, d'autre part, dans les lami noirs du type considéré, que l'ensemble des cylindres tend à fléchir, notamment dans le cas de laminages importants soumis à de fortes pressions; dans ce cas, les cylindres de travail 1 fléchissent davantage dans leur par tie centrale qu'au voisinage des bords de la bande à laminer. Il en résulte que l'étirage ou l'allongement de la bande cesse d'être uni forme si l'on ne compense pas ces flexions. Ce manque d'uniformité se manifeste par une on dulation de la bande à laminer en raison du surlaminage provoqué par la flexion des cylin dres de travail devant les bords de la bande.
Pour éviter cet inconvénient, on peut donner un profil approprié aux cylindres in termédiaires intérieurs des laminoirs, comme représenté en 2 sur les fig. 3 à 5. Ce profil peut se terminer par une zone tronconique représentée à une échelle exagérée en 23 sur les fig. 3 et 4. Cette zone tronconique peut être formée sur les extrémités des cylindres de travail ou sur les cylindres intermédiaires d'une série, aux points destinés à se trouver en regard des bords de la bande à laminer S.
En pratique, il est préférable de ménager cette zone, comme représenté, sur la série in térieure des cylindres intermédiaires. LTne faible zone tronconique suffit à empêcher la flexion des extrémités des cylindres de travail devant les bords de la bande et, par suite, on évite ainsi tout surlaminage des bords. La partie rectiligne des cylindres intermédiaires 2 est, dans ce cas, moins large que la bande laminée pour que la zone tronconique com mence en regard d'un point intérieur par rapport au bord de la bande.
On a également constaté qu'il est avantageux de bomber cer tains cylindres et plus particulièrement les cylindres de travail utilisés en combinaison avec des cylindres intermédiaires à zone ter minale tronconique, cette disposition permet tant de réduire l'importance de la conicité nécessaire. On a représenté un tel cylindre bombé à. une échelle exagérée à la fig. 4, sous la forme d'un cylindre de travail bombé 1A. En pratique, la flèche de la partie bombée sera de l'ordre de 1110 de millimètre.
Il n'est pas nécessaire de donner un tel profil conique à tous les cylindres d'un même jeu. La zone tronconique, qui ne dépasse pas en général<B>1110</B> de millimètre pour suie lon- gieur de 25 mm, peut être obtenue par meu lage à une extrémité ou aux deux extrémités d'un ou de plusieurs cylindres ou tantôt à une extrémité, tantôt à l'autre, des cylindres successifs d'un jeu.
Lorsqu'un ou plusieurs cylindres présentent une zone tronconique aux deux extrémités, comme représenté aux fig. 3 et 4 et qu'ils restent en position fixe dans le laminoir, une telle zone ne pourra être utile que pour une petite gamme de lar geurs de bande laminée correspondant à la distance entre ces zones tronconiques.
Pour éviter cet inconvénient, les laminoirs repré sentés sont munis d'un dispositif pour régler la position axiale relative des cylindres qui présentent une zone tronconique, ce qui per met de laminer des largeurs de bande com prises dans une gamme étendue de largeurs.
La fig. 5 représente un tel dispositif appli qué aux cylindres intermédiaires 2 des lami noirs représentés et désignés ici par 2A et 2B. Le cylindre 2A présente une zone conique à l'extrémité 23A, tandis que l'autre cylindre intermédiaire 2B présente une zone tronco nique à l'extrémité opposée 23B. Le cylindre intermédiaire 2A comporte un palier de butée 27 relié par une biellette 28 à une crémail lère 29 engrenant avec un pignon 30 en traîné par un moteur 32, électrique par exemple, par l'intermédiaire d'une vis sans fin 31, ce qui permet de faire varier axiale- ment la position du cylindre sous l'action de la rotation de cette vis sans fin.
Le cylindre intermédiaire 2B est relié par un palier de butée 27B à un dispositif mécanique ana logue servant à faire varier axialement sa position, de préférence de la même faon et dans le sens opposé. De cette faon, on peut faire en sorte que les zones tronconiques 23A et 23B, pratiquées aux extrémités opposées des cylindres intermédiaires représentés, coïncident sensiblement avec les parties mar ginales des bandes pour une grande gamme de largeurs de bandes à laminer. Le réglage axial qui vient d'être décrit peut aussi être effectué d'une faon satisfaisante par des moyens hydrauligues 'ou par tout autre moyen. , Les flexions en charge atteignent leur maximum en un point correspondant au centre de la bande laminée, car ce' point est le plus éloigné des montants du laminoir.
On s'oppose à cette action au moyen de dispositions assurant que le laminoir laminera touté bande plate, quelle que' soit la largeur de celle-ci. A cet effet, on utilise une cage de construction spéciale comprenant des parties latérales de plus faible résistance capables de fléchir, de façon à produire une flexion arti ficielle supplémentaire, grâce à laquelle là flexion totale résultante des cylindres de tra vail sera rendue uniforme sur toute là lar geur dé la bande.
On a représenté à la fig. 6 la cage utili sée pour lé laminoir représenté à la fig. 1. La bande à laminer entre dans le laminoir et la bande laminée en sort par des fenétres W qui, en combinaison avec l'espace central dé la cage dans laquelle la pièce est laminée, divi sent la cage en montants 40 et 40A. On peut obtenir la compensation indi quée ci-dessus en chanàreinant convenable- iént-les bords des'traverses 40-4 de là façén représentée en 39 et 39A entre les montants 40.
Lorsqu'on procède ainsi, les galets 7 et 10 de la fig. 1, montés dans la cage du laminoir, provoqueront le maximum de flexion au centre de la bande, tandis que les galets 8 et 9 provoqueront le maximum de flexion près des bords de la bande. On remarquera que les surfaces 40B au-dessus et au-dessous des fenêtres W sont aussi inclinées. L'on a cons taté, par de nombreux essais, que l'on obtient le maximum de rigidité avec une telle répar tition du métal de la cage, sans sacrifier la caractéristique de compensation de la défor mation.
Dans les laminoirs antérieurs connus, les galets tourillonnent sur des arbres compre nant des parties excentriques et montés de leur côté sur des sièges s'appliquant contre les traverses de la cage de laminoir. On a obtenu une construction plus efficace en uti lisant des arbres uniformément cylindriques pour les galets et des disques excentriques calés sur ces arbres. De cette faon, le dia mètre de l'élément excentrique devient plus grand, assurant ainsi plus de place pour le montage de paliers à rouleaux qui suppri ment le frottement statique lorsque les arbres . sont amenés à tourner sous charge.
Un autre avantage consiste en ce que les sièges eux- mêmes n'ont pas besoin d'être fendus et que les arbres des galets avec leurs disques excen triques et leurs sièges, ainsi que les galets eux-mêmes, forment des sous-ensembles pou vant être remplacés en cas d'un endommage ment.
A la fig. 1, les arbres 5 sont pourvus de paliers à rouleaux tels que 11, dont les rou leaux sont maintenus entre des disques excen triques 6 clavetés sur ces arbres 5 au moyen de clavettes 64 et des sièges 4 portés dans des rainures ou logements appropriés pratiqués dans les traverses 40A de la cage du laminoir.
On obtient -un autre avantage en utili sant pour chaque ensemble de siège et de galet un dispositif de verrouillage qui peut. être actionné à partir d'une extrémité du laminoir. Ce dispositif peut comprendre une barre conique fixe 36 (fig. 1), fixée sur la cage du laminoir, et une barre conique cou lissante 12 dont une des extrémités comporte une partie dentée commandée par une vis sans fin 13. Le mouvement longitudinal de la barre conique mobile 12 obligera chaque siège à s'appliquer contre une butée fixe 36A por tée par la cage.
On conçoit, d'après ce qui précède, que si les disques 6 clavetés sur les arbres 5 et mon tés dans les sièges au moyen des paliers à rouleaux sont des disques excentriques, une rotation des arbres 5 provoquera le mouve ment d'abaissement des cylindres du laminoir. Dans un tel laminoir, il se peut qu'une charge exceptionnellement forte soit appliquée acci dentellement aux paliers du laminoir pendant le laminage et que cette charge dépasse la pression admissible de ces paliers. Pour sup primer tout risque de rupture et pour proté ger les galets, ainsi que les cylindres, une certaine souplesse est assurée par le montage d'un ensemble de galets qui, toutefois, ne maintiendra les galets en position que jus qu'à un effort de laminage déterminé d'avance.
On peut obtenir ce résultat en fendant un ou plusieurs des arbres 5 des paliers et en les divisant en deux parties 5A et 5B, comme le montre la fig. 2, suivant un plan sensiblement normal à la composante de l'effort agissant sur eux, en laissant à l'in térieur de l'arbre une cavité plate 21 assez profonde pour assurer une distance d'affaisse ment appropriée entre les deux parties. Une pression produite par un fluide; par exemple de l'huile, est appliquée à l'intérieur de la cavité 21, de façon à écarter les deux parties 5A et 5B de l'arbre (fig. 2) et à les appli quer contre les alésages des galets 7 et des disques excentriques 6.
Des joints étanches élastiques, désignés par 22, empêchent toute fuite d'huile, mais ils peuvent céder en s'affaissant lorsque l'effort de laminage rap proche les parties 5A et 5B de l'arbre l'une de l'autre. Toutes les fois que l'on dépasse un effort déterminé d'avance et réglé par une soupape de surcharge montée dans l'ensemble, par suite de l'application subite d'une charge sur les galets, la soupape de surcharge de l'ensemble cède et permet aux deux parties de l'arbre de se rapprocher l'une de l'autre, de façon à soulager les galets et tous les élé ments soumis à l'effort dans le laminoir.
Un dispositif de protection élastique a été représenté appliqué à l'arbre de palier 5, ainsi qu'on vient de le dire, mais cette protec tion petit aussi être utilisée pour tout autre élément porteur des parties de la cage du laminoir afin de céder sous une charge exces sive et de protéger les parties chargées du laminoir @ contre toute détérioration, dans les limites admissibles.
Un autre avantage des laminoirs repré sentés aux fig. 1 et 2 réside dans la simpli cité et la précision de la commande du mou vement d'abaissement. Comme les positions de fonctionnement des cylindres de travail sont commandées par le changement de la position angulaire d'un ou plusieurs arbres d'appui 5 et des disques excentriques clavetés sur ces arbres, et comme on peut choisir deux arbres disposés symétriquement pour assurer le mouvement d'abaissement, ces arbres étant munis de paliers ne présentant pas de frotte ment statique sur les sièges, il est possible de monter des segments dentés 15 (fig. 1 et 2) sur les extrémités de ces arbres,
ces segments dentés engrenant avec une crémaillère double 11. Là crémaillère peut être fixée à une tige de piston hydraulique 16 reliée au piston 17 d'un cylindre 19. Un mouvement de montée ou de descente du piston règle la. position an gulaire des deux arbres et fait, par consé.. quent, varier la position d'abaissement des organes du laminoir. Pour les laminoirs de grande largeur, il est avantageux de monter des segments dentés, des crémaillères et des pistons aux deux extrémités de l'arbre, ce qui permet d'éviter toute imprécision qui résulte rait d'une flexion des arbres par suite du couple exercé par un piston .à une seule extré mité de ces arbres.
Pour effectuer un tel mouvement d'abais sement, on peut utiliser un dispositif de com mande hydraulique de type connu compre nant une soupape asservie>><B>18</B> (fig. 2) reliée par des tubes 79 et 80 à des extrémités oppo sées du cylindre 19. L'élément asservisseur 78 à position réglable de la soupape asservie peut être actionné, directement ou par l'intermé diaire d'un dispositif de commande à distance, par celui qui assure la man#uvre du laminoir. L'élément asservi de la soupape est relié mé caniquement par une timonerie 77à la tige de piston 16 de façon à arrêter l'écoulement du fluide aussitôt qu'une position d'abaisse ment prédéterminée a été atteinte.
L'avan tage principal de ce dispositif consiste en ce que, lorsque la position du piston a changé par exemple par suite de fuites, la soupape 18 ajoute du fluide automatiquement, de façon à rétablir la position déterminée par l'opéra teur, entre des limites assez rapprochées. Une soupape 20 de décompression peut aussi être montée dans ce dispositif et, si l'on suppose qu'il n'y a pas de frottement dans les paliers des galets et des sièges, cette soupape assu rera la décompression en cas de forte augmen tation subite de la pression de laminage.
Dans les laminoirs dont les cylindres sont groupés de la façon représentée, chaque cylin dre de travail repose sur deux cylindres d'ap pui parallèles entre eux. De cette façon, il ne peut se produire aueun redressement des cylindres de travail, c'est-à-dire aucun chan gement de position à la suite duquel les cylin dres cesseraient d'être parallèles. La liberté axiale de toutes les extrémités de cylindres qui ne doivent pas se déplacer est limitée par des plaques de support 25 (fig. 7), pla ques fixées aux portes 76 de la cage du laminoir.
Si l'on emploie des plaques de butée fixes 25, il est préférable de fixer à l'extré mité du cylindre un palier tournant 24 du type palier de butée. Ce palier est monté dans un. boîtier 37 présentant une surface plate s'appuyant sur la plaque de butée 25. De cette façon, les portes 76, qui se trouvent aux extrémités de la cage du laminoir, absor beront les poussées axiales appliquées sur les cylindres pendant l'opératioü, et lesdits cylin dres pourront cependant prendre leur posi tion radiale voulue.
Comme il est préférable de supporter tous les cylindres, à l'exception des cylindres de travail, dans la moitié supé rieure du laminoir, de façon à les empêcher de se rapprocher, sous l'effet de leur propre poids, du cylindre de travail inférieur, lors que le mouvement d'abaissement se produit, des ressorts 26 (fig. 7) suspendus à des tiges de piston actionnées par de l'air comprimé ou à d'autres organes appropriés de soutien et de soulèvement, sont fixés aux éléments du boîtier 37 et soutiennent les paliers de butée 24 de ces cylindres.
Les extrémités entraînées 35 des cylindres intermédiaires tels que le cylindre 2, sont sim plement mises en prise par introduction par coulissement dans les extrémités d'accouple ment d'arbres 33. Elles viennent au contact d'éléments de butée 34 en forme de sphères creuses, portés par ces arbres, et ceux-ci trans mettent la poussée axiale à des paliers corres pondants (non représentés) de la cage à pi gnons. Les cylindres ainsi montés peuvent être librement retirés du laminoir après l'ou- v erture des portes 76 de celui-ci.
Dans les laminoirs représentés, alors qu'il est préférable de maintenir un bain d'huile . dans la moitié inférieure du laminoir, il suffit dans la moitié supérieure du laminoir, de lais ser le lubrifiant qui s'échappe descendre en cascade sur les cylindres de cette moitié supé rieure, de façon à les lubrifier et à les refroi dir. Ceci simplifie l'établissement de l'étan chéité de l'intérieur du laminoir autour des arbres d'entraînement. En laissant la masse de lubrifiant sortir du laminoir par les ouver tures pratiquées pour la bande, c'est-à-dire par les fenêtres TV à la fig. 6, la. bande est efficacement refroidie et la majeure partie des impuretés entraînées par cette bande est éli minée du laminoir.
On peut aussi ménager des perforations 62 (fig. 2) dans la partie la phis basse de la cage du laminoir, c'est-à-dire dans la traverse inférieure 40A, pour laisser sortir une partie du lubrifiant, car ceci empêche les impuretés de s'accumuler à cet endroit. Le laminoir se nettoie ainsi complètement de lui- même, à condition que l'huile soit convenable ment filtrée. Des dispositifs extérieurs de fil trage et de refroidissement du lubrifiant exis- tent, mais ne sont pas représentés dans le dessin.
Les ouvertures 62 sont pratiquées de telle façon que l'huile puisse être extraite par ces ouvertures sans rentrer dans les paliers des galets, et la quantité d'huile ainsi extraite peut être réglée de faon à maintenir tout ni veau d'huile désiré dans la partie inférieure du laminoir, tandis que l'on peut extraire, à la partie inférieure du laminoir, l'huile intro duite dans les paliers des galets ainsi que l'huile entrant dans la partie inférieure du laminoir, venant de la partie supérieure et passant autour des bords de la bande aux extrémités des cylindres.
Lorsqu'on désire utiliser, pour les paliers des galets, un lubrifiant distinct du lubrifiant ou réfrigérant utilisé dans d'autres parties du laminoir ou sur la bande, on peut adopter la construction représentée à la fig. 8. Cette construction consiste à -utiliser, pour les ga lets tels que 7, des paliers comportant des organes d'étanchéité 63, de façon que l'on puisse faire circuler d'une façon continue un lubrifiant distinct à travers ces paliers pour en assurer le graissage et le refroidissement.
Dans ce cas, le lubrifiant peut être introduit dans les paliers par un canal longitudinal 90 percé dans l'arbre 5C, et il peut sortir par un autre canal longitudinal 91, ces canaux étant reliés aux paliers par des connexions transversales de la façon représentée, l'écoule ment de l'huile étant indiqué par des flèches sur la fig. 8. Un canal peut être percé dans la traverse 40A de la. cage du laminoir pour faire arriver du lubrifiant autour des galets, mais non aux paliers de ceux-ci, ce dernier lubrifiant servant à refroidir l'intérieur du laminoir, en particulier les cylindres intermé-, diaires et les cylindres de travail.
Il est également possible d'utiliser, dans ces laminoirs, des paliers dont l'étanchéité est convenablement assurée et qui comprennent un bourrage à la graisse consistante.
On peut donc utiliser, de la façon qui vient d'être indiquée, un lubrifiant réfrigé rant distinct pour les cylindres, ce qui per met d'employer une grande gamme de pro- duits qui pourraient ne pas être acceptables pour le graissage des paliers.
Rolling mill. The present invention relates to a rolling mill of the type comprising cross members held between end pieces and notched between these end pieces to receive rollers subjected to the pressure of the working rolls by means of at least one series. of intermediate rolls, the working rolls each being in direct contact with two of these intermediate rolls, while at least one of the intermediate rolls is driven mechanically.
According to the invention, at least one of the intermediate cylinders is connected to a positive device making it possible to move this intermediate ey linder axially and to absorb the axial thrust of the latter, this device being mounted, with the control of the linder. 'drive, outside one of the end pieces.
There is shown, by way of example, in the accompanying drawing, two advantageous embodiments of the rolling mill forming the subject of the invention.
Fig. 1 of the drawing is a cross section of a first embodiment of the rolling mill, showing the directions of the components of the rolling force.
Fig. 2 is a partial cross section of a second embodiment comprising offset support rollers, this black strip comprising a device, shown schematically, for relieving the rolls of the rolling mill of any excess pressure. Fig. 3 is a schematic elevational view of a working roll and an intermediate roll, the strip to be rolled being shown in section.
Fig. 4 is a view similar to FIG. 3, 'representing another arrangement making it possible to achieve the same goal.
Fig. 5 is a schematic view of a pair of working rolls and a pair of intermediate rolls making it possible to ensure a suitable profile for the rolled strip.
Fig. 6 is. a cavity perspective view of a rolling mill stand allowing. to avoid it. bending of the cylinders.
The. Fi-. 7 is an elevational view, partially in section, of an intermediate cylinder driven by a motor, a coupling device, a stop device and a positive device for holding the cylinder.
Fig. 8 is a longitudinal section of a roller and its bearing.
The rolling mills shown comprise working rolls of small diameter resting on one or more sets of intermediate rolls resting in turn on rollers mounted on shafts placed between cross members of the rolling mill. Such rolling mills are particularly advantageous for ensuring the precise or very important rolling of metal strips of indeterminate length and of any desired width.
In rolling mills of known type, the. direction of the component of the rolling force exerted on the rollers furthest from the transverse plane of symmetry of the rolling mill is inclined with respect to the useful force exerted on the working rolls, this force directed along the plane of symmetry of the rolling mill being generally vertical.
In a rolling mill of the usual type where the bearing reaction of the rollers is in the same direction as the pressure exerted on the working rolls, the main bearings only have to withstand a force of 1000 tonnes for a force of 1000 tons exerted on the cylinders. On the other hand, in a rolling mill where each working roll rests on two intermediate rolls following planes which are inclined with respect to the plane of symmetry, each of these intermediate rolls must withstand 60 to 70% of the total force exerted on the cylinders. It is obvious that appropriate supports must be given to the intermediate rolls subjected to such stresses.
This is why it has thus been considered up to now to be advantageous to arrange the supports so that the direction of the force exerted on them is quite close to the direction of the plane of symmetry of the rolling mill and, when 'there are more than two intermediate cylinders, to distribute the forces as evenly as possible between them.
However, the tests carried out on different arrangements of cylinders in the case of black laminations of the type considered have made it possible to observe that there was, on the contrary, advantage in placing the rollers furthest from the plane of symmetry, so that the lines application of the forces approach a perpendicular to the plane of symmetry, while leaving free access to the rolling mill. In such an arrangement, the rollers furthest from the plane of symmetry support the greatest part of the force, while the rollers closest to this plane of symmetry only support a weaker part.
The rolling mill shown in FIG. 1 com takes two working cylinders 1, a first set of intermediate cylinders 2, -a second set of intermediate cylinders of which we have shown the three upper cylinders 3, 3t1 and 3B and finally upper rollers 7, 8, 9 and 10 The main rolling force is indicated by the. arrow P.
The outer rollers 7 and 10 support the strongest components t1 and D of this force P, while the rollers 8 and 9 adjacent to the plane of symmetry support the weaker components B-C. The A and D components move closer to the horizontal, while the B and C components move closer to the vertical and the direction of the rolling force. The inner rollers supporting the low phis load can be offset, as shown in. fig. 2.
Paradoxically, it has been observed that this arrangement allows the elements of the rolling mill to be geometrically distributed, so as to make possible a large reduction in the diameter of the working rolls for a given number and diameter of support rollers. We obtain. thus a phis precise rolling mill, with a reduction in the force exerted by the working rolls and consequently with weaker components on the support rollers farthest from the plane of symmetry. At the same time, the intermediate rolls in contact with the rollers furthest from the plane of symmetry withstand a force greater than that applied to the intermediate rolls closest to the plane of symmetry.
The intermediate rolls furthest from the plane of symmetry can therefore receive a diameter appreciably greater than that of the other intermediate rolls and they can therefore, if they serve to receive the driving force, transmit a relatively considerable torque.
The driving force is applied to the intermediate cylinders, whether they are the inner intermediate cylinders 2 of FIG. 1 or external cylinders 3, 3t1 and 3B, and not directly to the working cylinders, the relatively small diameter of which does not lend itself well to the application of motive power. Thus, an easily transmissible torque is produced because the number of cylinders which receive it can be doubled and their small diameter is less than twice as large as that of the working cylinders.
For example, in the case where the rolling mill has several groups of intermediate cylinders, it is possible to apply the driving torque to the four outer cylinders of the group of six intermediate cylinders the larger ones, that is to say to the large cylinders. 3A and 3B and to their symmetrical cylinders in the case of FIG. 1, without it being necessary to apply it to the cylinders 3 closest to the plane of symmetry. The intermediate cylinders furthest from the trans symmetry plane put sufficient torque, by friction, to the inner intermediate cylinders 2 which in turn transmit it to the working cylinders 1.
It is thus possible to use relatively large drive shafts, at the same time as a relatively large rolling stand in which the components of the rolling force are well distributed.
It has been observed, on the other hand, in black laminations of the type in question, that all of the rolls tend to flex, in particular in the case of large rolling subjected to high pressures; in this case, the working rolls 1 flex more in their central part than in the vicinity of the edges of the strip to be rolled. As a result, the stretching or elongation of the strip ceases to be uniform if these bends are not compensated for. This lack of uniformity is manifested by a dulation of the strip to be rolled due to the overlamination caused by the bending of the working rolls in front of the edges of the strip.
To avoid this drawback, an appropriate profile can be given to the internal intermediate rolls of the rolling mills, as shown at 2 in FIGS. 3 to 5. This profile may end with a frustoconical zone shown on an exaggerated scale at 23 in FIGS. 3 and 4. This frustoconical zone can be formed on the ends of the working rolls or on the intermediate rolls of a series, at the points intended to be located opposite the edges of the strip to be rolled S.
In practice, it is preferable to spare this area, as shown, on the inner series of intermediate rolls. A small frustoconical zone is sufficient to prevent bending of the ends of the working rolls in front of the edges of the strip and, consequently, any overlaminating of the edges is thus avoided. The rectilinear part of the intermediate rolls 2 is, in this case, narrower than the rolled strip so that the frustoconical zone begins facing an interior point with respect to the edge of the strip.
It has also been found that it is advantageous to shield certain cylinders and more particularly the working cylinders used in combination with intermediate cylinders with a frustoconical end zone, this arrangement making it possible to reduce the extent of the necessary taper. Such a domed cylinder has been shown. an exaggerated scale in fig. 4, in the form of a domed working cylinder 1A. In practice, the deflection of the convex part will be of the order of 1110 of a millimeter.
It is not necessary to give such a conical profile to all the cylinders of the same set. The frustoconical zone, which generally does not exceed <B> 1110 </B> of a millimeter for soot of 25 mm length , can be obtained by grinding at one end or at both ends of one or more cylinders or sometimes at one end, sometimes at the other, successive cylinders of a set.
When one or more cylinders have a frustoconical zone at both ends, as shown in FIGS. 3 and 4 and that they remain in a fixed position in the rolling mill, such a zone can only be useful for a small range of rolled strip widths corresponding to the distance between these tapered zones.
To avoid this drawback, the rolling mills shown are provided with a device for adjusting the relative axial position of the rolls which have a frustoconical zone, which makes it possible to roll strip widths comprised in a wide range of widths.
Fig. 5 shows such a device applied to the intermediate rolls 2 of the black laminae represented and designated here by 2A and 2B. The cylinder 2A has a conical zone at the end 23A, while the other intermediate cylinder 2B has a frustoconical zone at the opposite end 23B. The intermediate cylinder 2A comprises a thrust bearing 27 connected by a rod 28 to a 1st rack 29 meshing with a pinion 30 dragged by a motor 32, electric for example, via a worm 31, which makes it possible to vary the position of the cylinder axially under the action of the rotation of this endless screw.
The intermediate cylinder 2B is connected by a thrust bearing 27B to a similar mechanical device serving to vary its position axially, preferably in the same way and in the opposite direction. In this way, it is possible to ensure that the frustoconical zones 23A and 23B, formed at the opposite ends of the intermediate rolls shown, substantially coincide with the marginal parts of the strips for a wide range of widths of strips to be rolled. The axial adjustment which has just been described can also be effected satisfactorily by hydraulic means or by any other means. The deflections under load reach their maximum at a point corresponding to the center of the rolled strip, since this point is furthest from the uprights of the rolling mill.
This action is opposed by means of arrangements ensuring that the rolling mill will roll any flat strip, regardless of the width thereof. For this purpose, a specially constructed cage is used comprising side parts of lower strength capable of flexing, so as to produce an additional artificial flexion, whereby the resulting total flexion of the work rolls will be made uniform throughout. there the width of the strip.
There is shown in FIG. 6 the stand used for the rolling mill shown in FIG. 1. The strip to be rolled enters the rolling mill and the rolled strip leaves it through windows W which, in combination with the central space of the stand in which the part is rolled, divides the stand into uprights 40 and 40A. The compensation indicated above can be obtained by suitably bending the edges of the cross members 40-4 as shown at 39 and 39A between the uprights 40.
When this is done, the rollers 7 and 10 of FIG. 1, mounted in the rolling mill stand, will cause the maximum bending at the center of the strip, while the rollers 8 and 9 will cause the maximum bending near the edges of the strip. Note that the surfaces 40B above and below the windows W are also inclined. It has been observed, by numerous tests, that the maximum rigidity is obtained with such a distribution of the metal of the cage, without sacrificing the deformation compensation characteristic.
In the prior known rolling mills, the rollers are journaled on shafts comprising eccentric parts and mounted on their side on seats which are applied against the cross members of the rolling mill stand. A more efficient construction has been obtained by using uniformly cylindrical shafts for the rollers and eccentric discs wedged on these shafts. In this way, the diameter of the eccentric element becomes larger, thus ensuring more room for the mounting of roller bearings which suppress the static friction when the shafts. are caused to rotate under load.
Another advantage is that the seats themselves do not need to be split and that the shafts of the rollers with their eccentric discs and their seats, as well as the rollers themselves, form sub-assemblies for the purpose. must be replaced in the event of damage.
In fig. 1, the shafts 5 are provided with roller bearings such as 11, the rollers of which are held between eccentric discs 6 keyed to these shafts 5 by means of keys 64 and seats 4 carried in suitable grooves or housings made in the sleepers 40A of the rolling mill stand.
A further advantage is obtained by using a locking device for each seat and roller assembly which can. be operated from one end of the rolling mill. This device may comprise a fixed conical bar 36 (FIG. 1), fixed to the rolling mill stand, and a smoothing conical bar 12, one of the ends of which comprises a toothed part controlled by a worm 13. The longitudinal movement of the movable conical bar 12 will force each seat to rest against a fixed stop 36A carried by the cage.
It is understood from the above that if the discs 6 keyed to the shafts 5 and mounted in the seats by means of the roller bearings are eccentric discs, a rotation of the shafts 5 will cause the lowering movement of the rolling mill rolls. In such a rolling mill, it may happen that an unusually heavy load is accidentally applied to the bearings of the rolling mill during rolling and that this load exceeds the allowable pressure of these bearings. To eliminate any risk of breakage and to protect the rollers, as well as the cylinders, a certain flexibility is ensured by the mounting of a set of rollers which, however, will only keep the rollers in position until a force is applied. of rolling determined in advance.
This can be achieved by splitting one or more of the shafts 5 of the bearings and dividing them into two parts 5A and 5B, as shown in fig. 2, following a plane substantially normal to the component of the force acting on them, leaving inside the shaft a flat cavity 21 deep enough to ensure an appropriate sag distance between the two parts. A pressure produced by a fluid; for example oil, is applied inside the cavity 21, so as to separate the two parts 5A and 5B of the shaft (fig. 2) and to apply them against the bores of the rollers 7 and of the eccentric discs 6.
Resilient tight seals, designated 22, prevent oil leakage, but they can give way by sagging when the rolling force brings the shaft parts 5A and 5B close to each other. Whenever a predetermined force is exceeded and adjusted by an overload valve mounted in the assembly, as a result of the sudden application of a load on the rollers, the overload valve of the assembly yields and allows the two parts of the shaft to come closer to each other, so as to relieve the rollers and all the elements subjected to the force in the rolling mill.
An elastic protection device has been shown applied to the bearing shaft 5, as has just been said, but this protection can also be used for any other element carrying parts of the rolling mill stand in order to yield under an excessive load and to protect the loaded parts of the rolling mill against any deterioration, within the permissible limits.
Another advantage of the rolling mills shown in figs. 1 and 2 resides in the simpli city and the precision of the control of the lowering movement. As the operating positions of the work rolls are controlled by the change of the angular position of one or more support shafts 5 and eccentric discs keyed on these shafts, and as one can choose two shafts arranged symmetrically to ensure the movement lowering, these shafts being provided with bearings which do not exhibit static friction on the seats, it is possible to mount toothed segments 15 (fig. 1 and 2) on the ends of these shafts,
these toothed segments meshing with a double rack 11. The rack can be attached to a hydraulic piston rod 16 connected to the piston 17 of a cylinder 19. An upward or downward movement of the piston adjusts the. angular position of the two shafts and therefore varies the lowering position of the rolling mill components. For large-width rolling mills, it is advantageous to fit toothed segments, racks and pistons at both ends of the shaft, which avoids any inaccuracies which would result from bending of the shafts due to the torque. exerted by a piston .a only one extremity of these shafts.
To effect such a lowering movement, it is possible to use a hydraulic control device of known type comprising a servo valve >> <B> 18 </B> (fig. 2) connected by tubes 79 and 80 to opposite ends of cylinder 19. The servo element 78 with adjustable position of the servo valve can be actuated, directly or through a remote control device, by the operator of the rolling mill. . The servo member of the valve is mechanically connected by a linkage 77 to the piston rod 16 so as to stop the flow of fluid as soon as a predetermined lowering position has been reached.
The main advantage of this device consists in that, when the position of the piston has changed, for example due to leaks, the valve 18 adds fluid automatically, so as to restore the position determined by the operator, between fairly close limits. A decompression valve 20 can also be fitted in this device and, if it is assumed that there is no friction in the bearings of the rollers and the seats, this valve will provide decompression in the event of a large increase. sudden pressure from rolling.
In rolling mills whose rolls are grouped as shown, each working roll rests on two support rolls parallel to each other. In this way, there can be no straightening of the working rolls, i.e. no change of position as a result of which the rolls cease to be parallel. The axial freedom of all the ends of rolls which must not move is limited by support plates 25 (fig. 7), plates fixed to the doors 76 of the rolling mill stand.
If fixed thrust plates 25 are employed, it is preferable to attach to the end of the cylinder a rotary bearing 24 of the thrust bearing type. This bearing is mounted in a. housing 37 having a flat surface resting on the stopper plate 25. In this way, the doors 76, which are located at the ends of the rolling mill stand, will absorb the axial thrusts applied to the rolls during the operation, and said cylinders may however take their desired radial position.
Since it is preferable to support all the rolls except the working rolls in the upper half of the rolling mill, so as to prevent them from coming under the effect of their own weight to the lower working roll , when the lowering movement occurs, springs 26 (fig. 7) suspended from piston rods actuated by compressed air or other suitable supporting and lifting members, are attached to the elements of the housing 37 and support the thrust bearings 24 of these cylinders.
The driven ends 35 of the intermediate rolls, such as cylinder 2, are simply engaged by sliding insertion into the coupling ends of shafts 33. They come into contact with stop members 34 in the form of hollow spheres. , carried by these shafts, and these transmit the axial thrust to the corresponding bearings (not shown) of the cage with pi gnons. The rolls thus mounted can be freely withdrawn from the rolling mill after opening the doors 76 thereof.
In the rolling mills shown, while it is preferable to maintain an oil bath. in the lower half of the rolling mill, it suffices in the upper half of the rolling mill, to let the lubricant which escapes descend in cascade on the rolls of this upper half, so as to lubricate them and to cool them dir. This simplifies the establishment of the seal of the interior of the rolling mill around the drive shafts. By letting the mass of lubricant come out of the rolling mill through the openings made for the strip, that is to say through the TV windows in fig. 6, the. strip is efficiently cooled and most of the impurities entrained by this strip are removed from the rolling mill.
It is also possible to arrange perforations 62 (fig. 2) in the lower part of the rolling mill stand, that is to say in the lower cross member 40A, to let out part of the lubricant, because this prevents impurities. to accumulate there. The rolling mill thus cleans itself completely, provided the oil is properly filtered. External devices for spinning and cooling the lubricant exist, but are not shown in the drawing.
The openings 62 are formed such that the oil can be extracted through these openings without entering the bearings of the rollers, and the quantity of oil thus extracted can be regulated so as to maintain any desired level of oil in the cylinder. lower part of the rolling mill, while it is possible to extract, at the lower part of the rolling mill, the oil introduced into the bearings of the rollers as well as the oil entering the lower part of the rolling mill, coming from the upper part and passing around the edges of the tape to the ends of the cylinders.
When it is desired to use, for the bearings of the rollers, a lubricant distinct from the lubricant or coolant used in other parts of the rolling mill or on the strip, the construction shown in FIG. 8. This construction consists in -using, for gaets such as 7, bearings comprising sealing members 63, so that a separate lubricant can be circulated continuously through these bearings for ensure lubrication and cooling.
In this case, the lubricant can be introduced into the bearings through a longitudinal channel 90 drilled in the shaft 5C, and it can exit through another longitudinal channel 91, these channels being connected to the bearings by transverse connections as shown, the flow of oil being indicated by arrows in fig. 8. A channel can be drilled in the cross member 40A of the. rolling mill stand for supplying lubricant around the rollers, but not to the bearings thereof, the latter lubricant serving to cool the interior of the rolling mill, in particular the intermediate rolls and the work rolls.
It is also possible to use, in these rolling mills, bearings which are adequately sealed and which include a consistent grease packing.
A separate cooling lubricant can therefore be used, as just indicated, for the cylinders, which allows a wide range of products to be employed which might not be acceptable for lubricating the bearings.