Planeuse multi-rouleaux de bande métallique La présente invention concerne une planeuse de bande métal ^¬ lique selon le préambule de la revendication 1.

Actuellement, il existe une forte évolution des nuances de bandes métalliques telles que des tôles en particulier dans le domaine des applications automobiles vers des propriétés mécaniques très élevées, par exemple par une utilisation de système de traitement thermique imposant une transformation de phase dans des conditions difficiles de contrôle (par exemple lors d'un refroidissement rapide) et induisant au sein du produit métallique des déformations, hétérogénéités et contraintes internes.

Une problématique de mise en forme finale du produit métal ^¬ lique telle que par emboutissage ou formage est ainsi rendue plus ardue par des propriétés haute limite élastique (retour élastique) , et nécessite un produit entrant ayant un matériau homogène et parfaitement libéré de contraintes internes.

Il est connu qu'une planeuse de bande métallique a une pro ^¬ priété de corriger des défauts de planéité, par exemple au moyen de deux rangées supérieure et inférieure de rouleaux supérieurs et respectivement inférieurs de planage, les rou ^¬ leaux supérieurs et inférieurs étant à axes parallèles, déca ^¬ lés longitudinalement selon une direction de ligne de passe de bande et également décalés en hauteur, de façon à détermi- ner , par imbrication des rouleaux, un trajet ondulé de la bande entre les dits rouleaux. Principalement, ce type de planeuse permet d' imposer un allongement des brins de bande afin de la rendre plus plane. A la sortie d'une telle pla ^¬ neuse, il est possible de disposer un équipage anti-tuile afin de venir corriger une déformation résiduelle lié à effet de tuile de bande.

Enfin, ladite planeuse peut comprendre à sa sortie un second module dit de type multi-rouleaux, dont la principale pro- priété est de venir réduire des contraintes résiduelles de la bande métallique.

Un état de la technique fondamental EP0665069A1 breveté par le déposant de la présente demande brevet introduit un tel type de planeuse optimisée afin d'améliorer la réduction de défauts de planéités et de contraintes résiduelles, au moyen des caractéristiques et des avantages précités.

Une étude « The mechanical and metallurgical effects of skin passing and tension levelling », European Commission, ISSN 1018-5593, Technical Steel Research, 1992, §2.3.3.3,

§2.3.3.4, fig. 20-23 présente en particulier des profils de planage sous traction comprenant un premier profil de valeurs d'imbrication linéaire des rouleaux (Pénétration settings of rollers (mm), fig. 22) selon la direction de ligne de passe qui forment un effet de « coin », c'est-à-dire pour lequel l'imbrication est plus accentuée en entrée de planeuse qu'à sa sortie, de manière linéaire et afin de compenser des con ^¬ traintes résiduelles du produit sous tension. Enfin, un se- cond profil de valeurs d'imbrication linéaire des rouleaux est aussi présenté comprenant deux profils linéaires succes ^¬ sifs discontinus de valeurs d'imbrications linéaires (Péné ^¬ tration settings of rollers (mm), fig. 23) selon la direction de ligne de passe. Ce profil amélioré est atteint par dispo- sition de deux ensembles successifs de cassettes supérieure et inférieure de planage étant chacun individuellement incli ^¬ nable dans un plan vertical à la ligne de passe de bande. Il est précisé que de tels profils de valeurs d' imbrication per ^¬ mettent de compenser des contraintes résiduelles de type li- néaires du matériau, mais que des contraintes non-linéaires semblent persister. Au même titre, une récente publication EP2813299A1 reprend ce même principe de planeuse sous trac ^¬ tion et présente ainsi ces mêmes inconvénients, ainsi que ceux relatés ci-après.

Le déposant a voulu persévérer dans l'étude des contraintes résiduelles de type non-linéaires. Par des expériences sur site et de type simulé, il a été montré que, suite à un pla- nage sous traction tel que celui décrit dans l'état de l'art précité, la bande métallique présente majoritairement des contraintes mécaniques présentant une forte asymétrie en in ^¬ tensité selon l'épaisseur du produit et par rapport à au moins une fibre neutre de la bande. Effectivement, tout comme dans l'état de la technique précité par l'Etude de la Commis- sion européenne ISSN 1018-5593 ou EP2813299A1, et après avoir testé de tels profils d' imbrication linéaire continu ou dis ^¬ continu, pouvant avoir plusieurs pentes possibles, ces con ^¬ traintes résiduelles, ci-après qualifiées d'asymétriques, persistent en défaveur de la qualité exigée de produit plané.

A ce titre, deux figures sont fournies :

- Figure 1 : un profil asymétrique de contraintes rési ^¬ duelles selon l'épaisseur de bande tel qu'après une étape de planage selon l'état de l'art,

- Figure 2 : un profil optimisé de contraintes résiduelles visé par l'invention.

Figure 1 présente un exemple typique de profil asymétrique de contraintes résiduelles (c) selon l'épaisseur (e) de bande (B) tel qu'après une étape de planage selon l'état de l'art. La valeur de contrainte est nulle au niveau d'au moins une fibre neutre (fn) , la dite fibre neutre étant ici espacée d'une fibre dite « centre de bande » (cb) localisée au milieu de l'épaisseur de bande. Il est ici ainsi donné un exemple d'asymétrie typique de profil de contraintes résiduelles (c) non-linéaires, sachant que, dans le domaine d'épaisseur sous la fibre neutre décentrée du centre de bande, de faibles con ^¬ traintes négatives (= compression) sont enregistrées, alors que dans le domaine d'épaisseur au-dessus de la fibre neutre décentrée du centre de bande, de fortes contraintes positives (= traction) non-linéaires sont présentes. Ce déséquilibre de répartition asymétrique des contraintes non-linéaires est évidemment fort pénalisant pour des étapes ultérieures de formage qui requièrent des propriétés de contraintes maitri- sées (à symétrie établie) selon l'épaisseur de bande.

Figure 2 présente un profil optimisé de contraintes rési ^¬ duelles visé par l'invention, en ce que l'asymétrie du profil selon figure 1 tend à être corrigée par un rééquilibre des contraintes asymétriques positives et négatives. Un tel réé ^¬ quilibre doit aboutir à un profil de contraintes symétrique par rapport au centre de bande et dont la répartition des contraintes (c) positives et négatives soit aussi la plus équilibrée possible.

Un but de la présente invention est de proposer une planeuse de bande métallique apte à au moins compenser un déséqui ^¬ libre, en particulier asymétrique, de répartition de contraintes résiduelles dans l'épaisseur de la bande planée, en particulier pour des aciers à haute limite élastique.

Une planeuse de bande métallique est ainsi proposée au tra ^¬ vers des caractéristiques de la revendication 1. L'invention présente une planeuse de bande métallique, ladite bande possédant une épaisseur soumise à un profil de con ^¬ traintes, le dit profil présentant au moins un défaut de pla- néité et/ou une asymétrie en fonction de l'épaisseur du pro ^¬ duit, ladite planeuse comprenant :

- une rangée de rouleaux supérieurs et une rangée de rouleaux inférieurs, les dits rouleaux étant des rouleaux de planage ou de dressage en contact avec la bande,

- les rouleaux supérieurs et inférieurs étant à axes paral ^¬ lèles, décalés longitudinalement selon une direction de ligne de passe de la bande et décalés en hauteur, de façon à déter ^¬ miner , par imbrication verticale des rouleaux, un trajet on ^¬ dulé de la bande entre les dits rouleaux,

- au moins deux rouleaux supérieurs et deux rouleaux infé ^¬ rieurs sont disposés au-dessus et respectivement au-dessous de la ligne de passe, de sorte qu'ils forment trois écarts d'imbrication verticale, les dits écarts ayant au moins un profil de valeurs non-linéaires d' imbrication de type soit convexe soit concave par rapport à un profil de valeurs li ^¬ néaires d'imbrication suivant la direction de ligne de passe.

Un avantage majeur du profil d'imbrication à au moins trois écarts de type non-linéaire permet en effet de mieux répartir des contraintes résiduelles dans l'épaisseur de la bande pla ^¬ née, sur le modèle de la figure 2, à l'inverse de profils connus de type linéaire qui n'ont majoritairement qu'un effet de planage résorbant des contraintes de type symétrique sur l'épaisseur de bande à planer et ne peuvent donc rééquilibrer une contrainte asymétrique. Plusieurs modes de réalisation avantageux de la planeuse se ^¬ lon l'invention sont ainsi possibles, en fonction des besoins qualitatifs souhaités. Un ensemble de sous-revendications présente ces modes et également des avantages complémentaires de l'invention.

Des exemples de réalisation et d'application sont fournis à l'aide de figures décrites :

Figure 3 Premier mode de réalisation de planeuse selon

1 ' invention, Figure 4 Profil d'imbrication selon figure 3, Figure 5 Second et troisième modes de réalisation

planeuse selon l'invention,

Figure 6 Profil d' imbrication selon le second mode

réalisation, Figure 7 Profil d' imbrication selon le troisième mode de réalisation.

Figure 3 présente un premier mode de réalisation de la pla- neuse d'une bande métallique (B) selon l'invention et sous une vue de côté (opérateur par exemple) . La bande possède une épaisseur soumise à un profil de contraintes telle que dé ^¬ crite précédemment en relation avec la figure 1. La bande possède aussi des défauts de planéité quelconque.

Ladite planeuse comprend :

- une rangée de rouleaux supérieurs (1, 3, 5, 7, 9...) et une rangée de rouleaux inférieurs (2, 4, 6, 8, 10...), les dits rouleaux étant des rouleaux de planage ou de dressage en con ^¬ tact avec la bande,

- les rouleaux supérieurs et inférieurs sont à axes paral ^¬ lèles, décalés longitudinalement selon une direction de ligne de passe (lp) et décalés en hauteur, de façon à déterminer, par imbrication verticale des rouleaux, un trajet ondulé de la bande entre les dits rouleaux,

- au moins deux rouleaux supérieurs (1, 3) et deux rouleaux inférieurs (2, 4) sont disposés au-dessus et respectivement au-dessous de la ligne de passe, de sorte qu'ils forment trois écarts d'imbrication verticale, les dits écarts ayant un profil de valeurs non-linéaires d' imbrication plus préci- sèment décrit par la figure 4. Figure 4 présente selon figure 3 les dits écarts ayant un profil (en trait continu) de valeurs (Imbr) non-linéaires d' imbrication de type soit convexe soit concave par rapport à un profil (en pointillés) de valeurs d'imbrication linéaire (Imbr_lin) suivant la direction de ligne de passe (rouleaux 1 à 16 dans le cas présent) .

Dans le cas de la figure 3 et 4 et selon le premier mode de réalisation de la planeuse selon l'invention, les deux rouleaux supérieurs et les deux rouleaux inférieurs sont dispo ^¬ sés (1, 2, 3, 4) dans un premier ensemble de planage (pli) comprenant pour chacun des rouleaux un réglage individuel vertical (vl, v2, v3, v4) par rapport à un bâti, une poutre, une cassette ou tout autre élément de maintien compris dans la planeuse à cet effet. Idéalement, le réglage d'au moins un des rouleaux comprend au moins un vérin.

Les premiers rouleaux de la planeuse compris dans le premier ensemble de planage (pli) permettent d'assurer en principe la majeure partie de l'allongement de la bande pour corriger des défauts de planéité et des contraintes.

La planeuse peut comprendre complémentairement au moins un deuxième ensemble de planage (pl2) respectivement formé par une cassette supérieure (Cl) et une cassette inférieure (C2) de planeuse de type multi-rouleaux (5, 6, 7, 8,...) . Cette con ^¬ figuration est particulièrement adaptée au planage des aciers dits « fer blanc », par exemple propices à la fabrication d'emballages métalliques.

Dans le cas des figures 3 et 4, seuls les écarts de type non- linéaires pour obtenir le profil d' imbrication de forme con ^¬ vexe ou concave sont établis par imbrication des rouleaux du premier ensemble de planage (pli), permettant ainsi de com ^¬ penser des déséquilibres de contraintes asymétriques.

Généralement, au moins une des cassettes (Cl, C2) du deuxième ensemble de planage (pl2) est inclinée par des moyens de dé ^¬ placement verticaux (v2hg, v2hd, v2bg, v2bd) , de sorte que les cassettes sont disposées sous un angle ouvert dans un plan vertical selon la direction de passe. Ceci permet de di ^¬ minuer l'imbrication des rouleaux progressivement et linéai- rement dans le cas des figures 3 et 4 ou comme dans l'état de l'art, en favorisant ainsi une diminution de contraintes de bande, excepté les contraintes asymétriques.

Figures 5 à 7 présentent enfin un deuxième et un troisième modes de réalisation de la planeuse selon l'invention.

A partir de la figure 5, le second mode de réalisation de la planeuse selon l'invention prévoit que la planeuse est uni ^¬ quement composée du deuxième ensemble de planage de type mul- ti-rouleaux (premier ensemble de planage absent ou inactif) . Ce type de planeuse multi-rouleaux comprend généralement un nombre élevé de rouleaux (15 ou plus), et présente l'avantage de pouvoir résorber de gros défauts de planéité et con ^¬ trainte .

Dans ce cas, le profil de valeurs non-linéaires d'imbrication est appliqué à au moins quatre rouleaux du deuxième ensemble de planage (pl2), par exemple, au moyen des deux rouleaux su ^¬ périeurs (5, 7) et des deux rouleaux inférieurs (6, 8) qui sont disposés dans (au moins) le deuxième ensemble de planage (pl2) respectivement formé par une cassette supérieure (Cl) et une cassette inférieure (C2) de planeuse de type multi- rouleaux, avec au moins une desdites cassettes comprenant pour chacun des rouleaux un réglage individuel vertical (r5, r7 ; r6, r8, ...) des rouleaux par rapport aux cassettes, idéa- lement le réglage comprenant au moins un actuateur de type mécanique ou servomoteur.

Figure 6 présente un exemple de profil de valeurs non- linéaires d'imbrication (Imbr) de forme ici convexe et appli ^¬ qué aux rouleaux (5, 6, 7, 8, etc.) du seul deuxième ensemble de planage (pl2) présenté en figure 5 pour ce second mode de réalisation, le premier ensemble de planage étant non présent ou inactif.

A partir de la figure 5, le troisième mode de réalisation de la planeuse selon l'invention prévoit finalement que la pla- neuse est à nouveau composée du premier et du deuxième en ^¬ sembles de planage (pli, pl2) . A cet effet, au moins les deux rouleaux supérieurs et deux rouleaux inférieurs liés au pro ^¬ fil de valeurs non-linéaires d' imbrication sont distribués ou répartis dans le premier ensemble et dans le deuxième en ^¬ semble. A titre d'exemple, il est possible de générer un pro ^¬ fil de valeurs non-linéaires d' imbrication sur les quatre rouleaux (1, 2, 3, 4) du premier ensemble de planage (pli) et également sur un, deux, trois, quatre ou plus de rouleaux (5, 6, 7, 8, ...) du deuxième ensemble de planage (pl2) .

Cet exemple de deux profils (Imbr) se succédant selon la ligne de passe est représenté en figure 7, sous la forme d'un premier profil convexe pour les rouleaux (1, 2, 3, 4) suivi d'un second profil concave pour les rouleaux (5, 6, 7, 8, etc.) par rapport respectivement à chacun des deux profils successifs linéaires (Imbr_lin) d'imbrication usuelle de l'état de l'art.

Alors que les rouleaux du deuxième ensemble de planage (pl2) permettaient dans l'état de l'art de limiter les contraintes résiduelles générées par une imbrication de planage linéaire et décroissante pour compenser des contraintes induites dans le produit, l'application de profils de valeurs non-linéaire d'imbrication (convexe et/ou concave) selon figure 5 autour desdits profils linéaires amènent à fort avantageusement com ^¬ penser complémentairement des asymétries de contraintes dans l'épaisseur du produit. Par application du profil de valeurs non-linéaire d' imbrication sur des rouleaux du deuxième en ^¬ semble de planage (pl2) additionnellement aux rouleaux du premier ensemble de planage (pli), il est possible d'obtenir une résorption accrue des contraintes asymétriques couplée à une possibilité avantageuse d'utiliser au moins un, deux, trois ou plus des premiers rouleaux du deuxième ensemble de planage (pl2) afin d'accentuer (deuxième mode de réalisation) ou de poursuivre (troisième mode de réalisation) une opéra ^¬ tion d'allongement de ladite bande possédant des caractéris- tiques ne permettant pas au seul premier ensemble de planage (pli) d'effectuer l'allongement suffisant. Pour ce faire, les dits premiers rouleaux (selon la direction de passe de bande) du deuxième ensemble de planage (pl2) sont disposés sous des valeurs non-linéaires d' imbrication de forme concave ou con- vexe, les dites valeurs d'imbrication non-linéaires étant su ^¬ périeures aux valeurs linéaires d'imbrication (Imbr_lin). Un tel profil avantageux de valeurs non-linéaires d' imbrication est explicitement représenté aux figures 6 et 7. Pour tous les modes de réalisation présentés (figures 3 à 7), une planeuse existante peut aussi être adaptée aisément et économiquement pour répondre aux caractéristiques et avan ^¬ tages de la planeuse selon l'invention, sachant que :

- les moyens de déplacements verticaux (vl, v2, v3, v4) du premier ensemble de planage (pli) sont présents dans une planeuse existante comprenant le dit premier ensemble ;

- des moyens de déplacements verticaux (r5, r6, r7, r8...) peuvent être prévus ou insérés sur des cassettes exis ^¬ tantes du second ensemble de planage (pl2) . Enfin, également pour tous les modes de réalisation présentés (figures 3 à 7), la planeuse selon l'invention présente les caractéristiques et avantages suivant :

- le deuxième ensemble de planage (pl2) de type multi- rouleaux comprend plusieurs couples de cassettes supé ^¬ rieure et inférieure se succédant selon la ligne de passe, afin de générer dans un premier couple de cas- settes de plus forts effets d'allongement (planage) et de générer dans un second couple de cassettes de plus faibles effets d'allongement (dressage). L'ensemble de ces couples de cassettes permettent de moduler et d'élargir la gamme des valeurs d'imbrication non- linéaire pour des contraintes très asymétriques ;

- le profil de valeurs d'imbrication linéaire (Imbr_lin) selon la direction de ligne de passe est décroissant de ^¬ puis une entrée vers une sortie d'au moins une portion de planage de bande suivant ladite ligne de passe et le profil de valeurs non-linéaires d'imbrication avoisine ou intersecte le profil de valeur d' imbrication li ^¬ néaire, de sorte que les effets de résorption de con ^¬ traintes résiduelles (hors contraintes asymétrie résor ^¬ bées par l'invention) soient toujours conservés ;

- au moins deux tensionneurs sont disposés en amont et respectivement en aval d' au moins un groupe de rouleaux supérieurs et inférieurs, de sorte que la bande est sou ^¬ mise à une contrainte de traction ;

- mise à part le deuxième mode de réalisation, le deuxième ensemble de planage (pl2) comprend au moins 2,2 fois plus de rouleaux de planage que le premier ensemble de planage (pli), idéalement 2,5 à 6 fois plus, de sorte que si un planage plus intense (acier dur, sous très haute limite élastique) et au sens de l'invention est requis, il sera possible de ne pas devoir augmenter le nombre de rouleaux du premier ensemble de planage (pli) si ledit ensemble est présent ou actif, mais plutôt si nécessaire d'augmenter le nombre de rouleaux du deuxième ensemble de planage (pl2), en particulier aussi le nombre de ses rouleaux (5, 6, 7, 8, ) sous profil de valeurs non-linéaires d'imbrication lors d'un changement ou maintenance de cassettes ;

les modes de réalisation de planeuse selon l'invention peuvent être avantageusement contrôlés par une unité de commande de type automate ou/et apte à être contrôlée par un opérateur, ladite unité ayant un support de don ^¬ nées comprenant différents modèles de profil de con ^¬ trainte en fonction des propriétés mécaniques de divers matériaux de bande à planer et apte à sélectionner un parmi des modèles de planage associés présentant diffé ^¬ rents profils de valeurs non-linéaires d' imbrication sous forme de signaux de commandes transmis à des ac- tionneurs de réglage vertical (vl,v2... ; r5, r6...) des rouleaux successifs de planage. Il en ressort qu'un pro ^¬ ducteur de produits planés pourra plus facilement étendre sa gamme de produit tout en garantissant une haute qualité de produit, en particulier par des con ^¬ traintes asymétriques avantageusement compensées ;

Enfin, les modes de réalisation de planeuse selon l'invention prévoient avantageusement que côté opérateur au moins trois écarts verticaux entre des premiers couples de rouleaux successifs supérieur et inférieur ont un premier profil de valeurs non-linéaires

d' imbrication et côté moteur au moins trois écarts ver ^¬ ticaux entre des seconds couples de rouleaux successifs supérieur et inférieur ont un second profil de valeurs non-linéaires d' imbrication divergeant du premier pro ^¬ fil, les premiers et les seconds couples de rouleaux étant soit rattachés aux mêmes rouleaux soit composés de rouleaux distincts. Ce double-profil de valeurs non- linéaires d' imbrication permet fort avantageusement de compenser des divergences d' asymétries des contraintes transversales du produit.