Brevet FR2004691A1 — publié le 19691128

i 2004691 Cette invention concerne un procédé et un dispositif pour laminer des bandes de matériau» On considérera le laminage de "bandes de matériau depuis une épaisseur initiale jusqu'à l'épaisseur finale par une 5 série de passages dans un laminoir à simple bâti, et/ou à travers un laminoir duo, et on supposera que le matériau à laminer a une bonne forme ou un bon profil, c'est-à-dire qu'il est pratiquement sans contraintes internes et qu'il n'est pas gauchie Le laminage considéré est également un laminage plan dans lequel 10 l'allongement latéral est négligeable ; de ce fait, et du fait de la constance du volume, il est nécessaire, pour que la bande laminée ait une bonne forme, que la réduction proportionnelle soit sensiblement uniforme sur toute la largeur de la "bande. Ceci signifie que les profils transversaux en épaisseur, initial et fi-15 nal, de la "bande doivent être géométriquement semblables. En pratique, la similitude de profil mentionnée ci-dessus est également souhaitable entre les profils d'entrée et de sortie, à tous les stades intermédiaires de la réduction totale, 11 en est particulièrement ainsi dans les produits de haute qualité, par 20 exemple dans les aciers électriques. le profil transversal pertinent de la bande à tous les stades autres qu'à l'entrée initiale est déterminé par le profil de l'intervalle entre les rouleaux travaillants pendant le laminage. Pour obtenir une bonne forme au laminage, il est en 25 conséquence, nécessaire que le profil de l'intervalle entre les rouleaux chargés ait une forme géométrique correcte. A son tour, le profil réel de l'intervalle entre les rouleaux dépend de facteurs tels que le bombement rectifié sur les rouleaux, l'usure des rouleaux, la flexion des rouleaux sous l'influence des for-30 ces qui agissent sur eux et des contraintes produites par les gradients thermiques.On ne peut laminer un matériau de bonne forme que si l'on maintient les effets résultants de tous ces facteurs à l'intérieur de limites étroites. Du fait qu'il est difficile de maintenir constant le 35 profil de l'intervalle entre les rouleaux à cause des effets thermiques, des variations dans la charge de laminage et des variations dans le profil d'entrée, il est souhaitable de disposer de moyens permettant de régler automatiquement l'intervalle entre les rouleaux pour corriger tout écart de profil envisagé ou 40 détecté pendant le laminage. 69 08761 2 2004691 La présente invention propose un procédé de laminage de "bandes de matériau comportant la prévision et la détection pendant le laminage des écarts envisagés ou réels, respectivement dans le profil de l'intervalle entre les rouleaux, ^ l'expression de la composante symétrique des erreurs de profil sous forme d'une combinaison d'une multiplicité de courbes de formes géométriques différentes, la dérivation des coefficients de ces courbes pour obtenir des signaux d'erreurs et la traduction de ces signaux d'écarts en signaux de commande permettant 20 de régler, par une multiplicité de moyens de commande différents, la flexion des rouleaux de façon à corriger les erreurs prévues ou mesurées dans le profil de l'intervalle entre les rouleaux, et de ce fait de la bande en cours de laminage l'invention propose également un dispositif pour laminer des bandes de matériau, comportant des moyens pour prévoir ou détecter pendant le laminage les erreurs dans le profil de l'intervalle entre les rouleaux ; des moyens de calculs programmés pour exprimer la composante symétrique des erreurs de profils sous forme d'une combinaison d'une multiplicité de cour-20 bas de formes géométriques différentes, pour dériver les coefficients de ces courbes afin de produire des signaux d'erreurs et pour traduire ces signaux d'écarts en signaux de commande ; et une multiplicité de moyens de commande différents fonctionnant en fonction des signaux de commande pour régler la flexion 25 des rouleaux de façon à corriger les erreurs prévues ou mesurées du profil de l'intervalle entre les rouleaux, et de ce fait de la bande à laminer0 On a constaté que, en général, l'erreur de profils sur la largeur de l'intervalle entre les rouleaux, et de ce 30 fait sur la largeur de la bande, peut toujours s'exprimer sous la forme d'un polynôme de ce type : E=Ix+Px2+Qx^+Sx^+o«0 (l) dans lequel : I, P, Q, S, etc.. sont des constantes caractérisant une répartition particulière d'erreurs , x est la distance latérale à partir du point à mi-largeur de la bande ; E est l'erreur du profil au point x» (1) montre que I, P, Q, S, etc.. peuvent être 40 considérés comme une mesure de l'erreur de profils à corrigera 35 69 08761 3 2004691 l'erreur est complètement corrigée seulement si 1 = P = Q = S.». = 0. Pour des conditions de laminage symétrique par rapport au centre de la bande, 1=0, et le polynôme exprimant E ne 5 contient que des puissances "paires de x. On a constaté que, par exemple, en déplaçant diffé-rentiellement l'une des deux vis des "bâtis de laminoir, il est toujours possible de corriger toute erreur de profil asymétrique initiale de sorte que 1 dans (l) devient sensiblement égal à 10 zéro. De ce fait, dans ce qui suit, on suppose que l'erreur de forme à corriger est symétrique, c'est-à-dire : E = P x2 + Q. x4 + S x6 + ... (2) On a constaté que, pour des fins de contrôle de pro-15 fils, les termes de la 6ème et de la 8ème puissance dans (2) sont négligeables, de sorte que l'erreur de profil E peut pratiquement s'exprimer sous la forme : E « P x2 + Q x4 , (3) 20 c'est-à-dire comme la somme d'une courbe parabolique et d'une courbe quadrique. En conséquence, la correction de l'erreur de profils nécessite de faire P = Q = 0. On a constaté que, autour de conditions de laminage initial données, de petites variations dans l'un quelconque des 25 facteurs de laminage tels que la tension de serrage des vis de bâti, etc.., entraînent des variations linéairement proportionnelles dans les coefficients P et Q de (3), c'est-à-dire : AP = K-, AT. + K0 AT + L A + L A U 1 x d o 3 s 4 30 AQ = K5 ATi + Kg ATq + K? Ag + Kg A\ + ... (4) dans lesquelles : , K2 etc.. sont des constantes qui sont des caractéristiques des conditions de laminage, et qui peuvent être déterminées, soit expérimentalement, soit théoriquement ♦ AT^ est une petite variation dans la tension de laminage à 35 l'entrée, ATq est une petite variation dans la tension de laminage à la sortie, Ag est une petite variation dans la position des vis, A X est une petite variation dans la force de flexion de 40 laminage, etc. 69 08761 4 2004691 De ce fait, s'il existe une erreur de profil, des valeurs numériques P* et Q* peuvent être spécifiées pour (3) et si l'on peut contrôler au moins deux facteurs de commande , on peut alors à partir de (4) calculer des variations de fac-5 teurs de laminage telles que l'on ait : A P « - P* A Q » - Q* On a constaté que, en appliquant de telles variations de facteurs de laminage calculées à partir de (4) au. la-10 minoir, l'erreur de forme (3) est réduite à zéro. D'autres caractéristiques et avantages de la présente' invention apparaîtront dans la description détaillée suivante de réalisation, donnée à titre d'exemple seulement, en référence au dessin joint, sur lequel : 15 la figure 1 montre schématiquement un agencement détecteur de forme de bande du dispositif selon l'invention ; la figure 2 montre schématiquement un profil d'intervalle en.tre rouleaux ou de bande, défini par deux courbes composantes j 20 la figure 3 montre schématiquement un autre agence ment détecteur de forme de bande j la figure 4 est un graphique montrant la relation entre les coefficients et deux moyens de commahde ; et la figure 5 montre schématiquement un dispositif 25 selon l'invention. On considérera en premier le cas où. il s'agit de corriger des erreurs de profil détectées dans la bande laminée® Une telle correction implique un dispositif détecteur de forme de bande 6, qui mesure l'allongement différentiel en des points 30 situés en travers de la largeur de la bande laminée grâce à des galets d'odomètre 10 mesurant la longueur de la bande, ces mesures étant amenées à un calculateur 8. En supposant que la bande est symétrique par rapport à sa ligne centrale, on peut alors, en utilisant trois galets, comme montré sur la figure 1, 35 définir deux courbes qui, pour les buts que l'on se propose, décrivent de façon adéquate la différence d'allongement en travers de la largeur de la bande laminée, et qui sont rapportées aux erreurs de profil de l'intervalle entre les rouleaux, la composante symétrique des erreurs de profil est exprimée par le 69 08761 5 2004691 calculateur 8 sous la forme d'une combinaison de deux courbes de 2 4- forme géométrique différente (x et x ) , et le calculateur dérive les coefficients P, Q de ces courbes pour procurer, à partir d'informations stockées tel qu'il est indiqué dans la 5 figure 4> des signaux d'erreurs qui sont utilisés comme signaux de commande pour deux ou plusieurs moyens différents de commande qui corrigent les erreurs de profil mesurées par des réglages correspondants appliqués à la flexion des rouleaux. Du fait qu'il peut exister des erreurs de profil a-10 symétriques en plus des erreurs symétriques, on préfère pratiquement un agencement qui dérive les mesures de forme de la bande laminée à partir de cinq détecteurs espacés en travers de la largeur de la bande et disposés aussi symétriquement que possible par rapport à la' ligne centrale, comme il est indiqué sur la 15 figure 3. Il est alors possible de déduire, non seulement la composante symétrique dominante de l'erreur de profil, mais également de dériver des signaux pour détecter l'asymétrie. Bien que dans l'explication précédente, on utilise des galets d'odo-mètre pour détecter les erreurs de profil, on doit reconnaître 20 qu'ils ne peuvent s'appliquer à toutes les situations de mesures et que l'on doit souvent leur préférer d'autres moyens, par exemple des moyens basés sur des mesures magnétiques relatives aux contraintes dans la bande. Gomme dans le cas des mesures par odomètre, on peut utiliser une multiplicité d'autres détecteurs 25 de forme pour dériver les deux composantes de la correction de laminoir à déduire, lorsque les moyens de mesure de forme fournissent des valeurs mesurées aux opérateurs comme dans un instrument disponible dans le commerce, il y a un avantage notable à analyser le profil mesuré en termes de composantes de la façon 30 indiquée précédemment. les deux coefficients d'erreur du profil de l'intervalle entre les rouleaux ne peuvent en général être corrigés que par un minimum de deux moyens de commande différents du bâti de laminoir. Ces moyens de commande doivent être tels qu'ils pro-35 voquent indépendamment, dans la forme du profil de l'intervalle entre les rouleaux, des variations indépendantes l'une de l'autre. En se reportant à la figure 5, les deux moyens de commande sont constitués par une commande 12 pour régler la tension totale sur la bande lorsqu'elle quitte le laminoir ou lorsqu'elle 69 08761 6 2004691 y pénètre, et par une commande 14- des vérins hydrauliques 16 situés entre les chaises du rouleau de travail et du rouleau d'appui, de façon à faire varier les efforts sur le rouleau de travail. Du fait que la courbure de l'intervalle entre les rou-5 leaux est mesurée sous forme de courbes simples, parabolique et quadrique, ces deux courbes varieront pour des réglages indépendants de la charge de laminage et de l'effort des vérins, mais la courbe quadrique est moins sensible aux variations de la charge de laminage qu'à celles de l'effort des vérins ; à 10 l'intérieur de certaines limites, une valeur J3 de l'effort des varins et une valeur F2 de la charge de laminage peuvent être . déterminées par le calculateur 8 de façon à opérer des corrections nécessaires sur le laminage (voir figure 4)» le laminoir comporte également une commande 18 pour régler différentielle-IIS ment les dispositifs de vis 20 des rouleaux afin de corriger asymétriquement les erreurs de formes. Dans le cas d'erreurs prévues dans le profil de l'in tervalle entre les rouleaux pendant le laminage, le dispositif 6 prendrait une position (représentée en pointillé sur la figure 20 5) sur le côté entrée des rouleaux, et serait utilisé en liaison avec un dispositif (non représenté) pour détecter le profil en épaisseur de la bande arrivant ; en outre, des variables diverses pertinentes, telles que le bombement des rouleaux, la charge de laminage, les efforts de support des rouleaux et les 25 constantes mécaniques du bâti de laminoir peuvent être enregistrées et amenées au calculateur 8. La traduction des mesures des erreurs de forme de la bande en signaux pour commander les variations de tension (c'est à-dire de charge de laminage ) et l'effort des vérins peut être 30 obtenue en utilisant des techniques bien connues, et qui ne demandent qu'un calculateur,digital ou analogique relativement simple» Les réglages de la charge de laminage ou de l'effort des vérins (et également la majorité des autres méthodes concevables de réglage du laminoir) peuvent avoir un effet sur la jauge du 35 matériau à laminer., l'effet dépendant de la position et du procédé de mesure, et, pour cette raison, on effectue habituellement, en même temps que des réglages de correction de forme,des réglages de commande automatique de jauge en faisant, par exemple, varier les réglages des vis du laminoir,. 69 08761 7 2004691 EiTiimciiiens 1. Procédé de laminage de "bandes de matériau caractérisé en ce qu'il comporte la prévision ou la détection pendant - le laminage des erreurs dans le profil de l'intervalle entre les 5 rouleaux , l'expression de la composante symétrique des erreurs de profil sous la forme d'une combinaison d'une multiplicité de courbes de différentes formes géométriques, la dérivation des coefficients de ces courbes pour fournir des signaux d'erreurs, et la traduction de cœ signaux d'erreurs en signaux de commande 10 pour régler, par une multiplicité de moyens de commande différents, la flexion des rouleaux afin de corriger les erreurs prévues ou mesurées du profil de l'intervalle entre les rouleaux, et de ce fait de la "bande en cours de laminage» 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en 15 ce que le nombre des moyens de commande différents est égal ou. supérieur au nombre de courbes. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les erreurs de profil sont exprimées sous la forme d'une combinaison de deux courbes de forme géométrique diffé- 20 rente. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la multiplicité des courbes est définie par des fonctions de puissances paires de la distance latérale sur la bande à la ligne centrale de celle-ci. 25 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica tions précédentes caractérisé en ce que la composante asymétrique des écarts de profil est employée comme signal de commande pour effectuer un mouvement différentiel des vis des rouleaux,et corriger de ce fait les écarts asymétriques. 30 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les signaux de commande sont amenés à deux ou plusieurs des moyens de commande suivants : commande de la tension de la bande à l'entrée et à la sortie des rouleaux, commande de vissage des vis de rouleaux, et commande 35 des forces de flexion du rouleau. 7} Dispositif de laminage de bandes de matériau caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour prévoir et détecter pendant le laminage les erreurs dans le profil de l'intervalle entre les rouleaux : des moyens de calcul programmés pour ex-40 primer la composante symétrique des erreurs de profil sous la 69 08761 8 2004691 forme d'une combinaison d'une multiplicité de courbes de forme géométrique différente, pour dériver les coefficients de ces courbes afin de fournir des signauz d'erreurs, et pour traduire ces signaux d'erreurs en signaux de commande ; ainsi qu'une mul-5 tiplicité de moyens de commande différents pouvant être mis en oeuvre en fonction des signaux de commande pour régler la flexion des rouleaux de façon à corriger les erreurs prévues ou mesurées dans le profil de l'intervalle entre les rouleaux, et de ce fait de la bande en cours de laminage,, 10 8° Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que des moyens peuvent être mis en oeuvre pour effectuer un vissage différentiel, de façon à corriger la composante asymétrique des écarts de profile 9o Dispositif selon les revendications 7 ou 8 carac-térisé en ce que les premiers moyens mentionnés comportent des moyens pour détecter la tension ou l'allongement de la bande à laminer, ou de la bande laminée respectivement, en des endroits situés transversalement en travers de la largeur de la bande, 10. Dispositif selon les revendications 7, 8 ou 9 20 caractérisé en ce que la multiplicité des moyens de commande comporte une première commande pour régler la tension de la bande passant dans les rouleaux ou quittant ceux-ci, et une deuxième commande pour faire varier les forces de flexion des rou-leauxo 11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que la deuxième commande comporte des vérins hydrauliques disposés entre les chaises des rouleaux de travail et des rouleaux d'appui.