Brevet FR2009024A1 — publié le 19700130

è9 16509 1 2009024 L'invention concerne tin procédé permettant de commander le laminage de bandes métalliques et plus particulièrement, un procédé nouveau permettant de commander le laminage d'une bande métallique quand elle est accélérée ou déoélérée, par exemple à l'endroit des 5 soudures entre plusieurs bandes métalliques soudées de différents calibres. Suivant une pratique moderne, on fabrique en masse des plaques eu tôles métalliques du calibre voulu par des opérations de laminage continu à chaud et à froid afin de réduire le coût des 10 produits* Bans ces conditions, on lamine à chaud à partir d'une brame une bande métallique de dimension prédéterminée et on soude ensemble deux eu trois de ces bandes pour former une bande continue que l'en lamine alors à froid pour obtenir un produit de calibre donné. Il est connu que ces étapes conviennent surtout à la fabri-15 cation en masse de produits de la même dimension. Toutefois, le laminage des produits de là même dimension pose encore divers problèmes. Ainsi par exemple, on accélère la bande au début de 1* opération de laminage et on la décélère vers la fin de celle-ci et de façon bien connue dans la technique, cette accélération et cette 20 décélération entraînent une variation dans le calibre des produits* Lorsqu'on lamine à froid une bande que l'on a formée en soudant ensemble deux ou trois bokines de bandes de métal laminé à chaud de dimension égale, il est nécessaire de réduire la vitesse normale de laminage puis de l'augmenter à nouveau lorsque les soudures de la 25 bande passent à travers un laminoir. Ce réglage de vitesse est nécessaire pour éviter une rupture de la bande et le problème est plus sérieux quand les bandes métalliques soudées ensemble ont des calibres différents» Cette variation du calibre qui résulte de l'accélération 30 et de la décélération de la bande est inhérente aux laminoirs continus servant à fabriquer en masse des produits avec des rendements élevés. Four éliminer ce problème de variation de calibre de manière à rendre maximale la productivité du laminoir, il est très désirable de mettre au point un procédé de commande qui empêche la varia-35 tion du calibre au moment de l'accélération et de la décélération du laminoir. Malheureusement, aucun des systèmes antérieurs de commande de laminoir n'a réussi à éliminer l'inconvénient de la variation de calibre» 69 16509 2 2009024 Selon m système type de réglage automatique de calibre de la technique antérieure, illustré par la figure 1, une bande métallique se déroule d'un dévidoir 1, est laminée successivement par une série de cages de laminoir 2f 3, 4» 5 et b et est finalement 5 enroulée par me bobine de traction 7. Pendant l'opération normale de laminoir avec ces laminoirs à froid en tandem, il est bien connu que 1*écartement des cylindres et la vitesse périphérique des cylindres de chaque cage sont liés entre eux par la règle de débit constant qui est basée sur le fait que le produit du calibre de la 10 bande obtenue à chaque cage par la vitesse de laminage est constant. JLinsi, le calibre de la bande laminée par chaque cage et la vitesse de laminage de celle-ci sont déterminés suivant cette règle. Un mécanisme servant à établir cette relation comprend des dispositif de serrage à vis 14, 15» 16, 17 et 18 adjoints aux cages respec-15 tives, qui sont actionnés par des systèmes Ward-Leonard comprenant des groupes moteur-génératriee 22-21# 26-25» 29-28, 32-31 #t 35-34 qui sont commandés par des régulateurs de vitesse respectifs 20, 24, 27, 30 et 33 servant à régler la vitesse de serrage. On règle la vitesse de laminage en faisant varier le nombre de tours des cy-20 lindres des cages respectives. Par exemple, les cylindres des cages respectives sont entraînés par des systèmes Ward-Leonard constitués par des groupes moteur-génératrice 37-38, 40-41, 43-44» 46-47 et 49-59 commandés par des régulateurs de vitesse respectifs 56, 55, 54, 53 et 51, de la mène façon que les dispositifs de serrage à vis. 25 Les nombres de tours des moteurs 37, 40, 43, 46 et 49 sont détectés par des tachymètres respectifs 36, 39, 42, 45 et 48 et sont réappliqués aux régulateurs de vitesse respectifs de façon usuelle. Sans le mécanisme de commande décrit ei-dessus, afin d'assurer un finissage précis du calibre final, on prévoit souvent un 30 dispositif de réglage automatique de calibre ou système "AGC". Habituellement, on emploie deux de ces systèmes ; l'un d'eux comprend une jauge à rayons X 8 qui mesure le calibre de la bande du côté de sortie de la première cage de manière à faire varier l'espacement des cylindres en fonction d'un écart. h1 entre le calibre de la 35 bande et une valeur prescrite. Plus particulièrement, un signal représentait le nombre de tours du moteur d'entraînement de serrage à vis 22 qui est détecté par le tachymètre 23 et un signal engendré par la jauge 8 sont fournis au dispositif de commande automatique — 1 MO QRfâ^lAL 1 69 16509 3 2009024 de serrage à vis, 19» pour assurer le serrage le plus approprié. Cela assure la commande grossière nécessaire pour finir la bande au calibre désiré. D'autre part, le système AGC prévu pour le finissage précis du côté de sortie de la cage finale agit de manière à 5 détecter un écart A entre le calibre du produit fini et une valeur prescrite, au moyen d'une jauge à rayons X, 9, de manière à fournir le signal d'erreur détecté au régulateur de vitesse 51 par l'intermédiaire d'un régulateur automatique de tension 52. Le générateur 50 est aussi commandé par la sortie du tachymètre 48 asso-10 cié au moteur 49« De cette manière, la tension de la bande entre les quatrième et cinquième cages de laminoir est réglée de manière à réduire l'écart ^ à zéro, assurant ainsi un calibre exact de la bande finie. Afin de stabiliser le fonctionnement du système AGC et d'assurer un fonctionnement correct de toute l'installation 15 de laminoir, il est nécessaire de prévoir des moyens supplémentaires tels que des tensiomètres 10, 11, 12 et 13. Ces tensiomètres fonctionnent de manière à maintenir à des valeurs appropriées la tension de la bande entre eages adjacentes, en fonction de la résistance de la bande à la déformation et de la force de laminage» 20 Une tension excessive cause une rupture de la bande tandis qu'une tension trop faible amène un mou ou une boucle dans la bande ce qui fait que la bande est laminée à l'état doublé ou davantage. Cela applique aux cylindres un effort brusque qui les endommage. Mtme si ces plis peuvent passer à travers le laminoir sans lui causer 25 aucun dommage, il est extrêmement difficile d'obtenir des produits de calibre uniforme. Ces problèmes sont causéspar les caractéristiques du système antérieur dans lequel on améliore la précision du calibre de la bande en corrigeant un petit écart du calibre de la bande relativement à une valeur prédéterminée, dans un programme 30 prédéterminé de passes pour une bande donnée. Spécialement avec le système AGC dans lequel on détecte l'écart du calibre de la bande du côté de la sortie et on retransmet l'erreur détectée au régulateur de vitesse du laminoir, il est impossible d'empêcher une variation du calibre de la bande pendant l'accélération et la décé-35 lératien de la bande. L'invention envisage d'ajuster l'espacement des cylindres en fonction de la variation du calibre de la bande dans le temps, lors de l'accélération et de la décélération du laminoir, de 69 16509 * 2009024 manière à maintenir la tension de la bande entre cages adjacentes à une valeur constante qui est maintenue pendant l'opération normale de laminage. Pour y parvenir, il est nécessaire de prédéterminer l'allure de variation de la vitesse périphérique des cylin-5 dres de chaque cage ainsi que l'allure de fonctionnement du serrage à vis correspondant à cette allure de vitesse» On peut alors compenser instantanément les variations de la tension de la bande entre oages adjacentes pendant l'accélération et la décélération de sorte que les laminoirs peuvent prendre un fonctionnement normal 10 stable. Selon l'invention, on peut accélérer et décélérer la bande sans aucune difficulté même lorsqu'on fabrique de nombreux types de produits en petites quantités ou lorsqu'on lamine une bande composé» de bandes métalliques de différentes grandeurs. Bien entendu, l'invention est plus avantageuse quand on lamine une bande continue 15 formée de bandes métalliques soudées de la mSme dimension» Aussi, l'un des buts de l'invention est d'éviter des variations causées dans le calibre de la bande par la vitesse de laminage accrue et diminuée, spécialement aux portions soudées, qu'il s'agisse d'un laminage à chaud ou à froid» Autrement dit, il s'agit 20 d'éliminer les écarts de calibre de la bande causés par l'accélération au début et la décélération à là fin de l'opération de laminage d'une seule matière continue, ou par la décélération et l'accélération au passage de portions soudées d'une bande que l'on a formée en soudant ensemble deux ou plusieurs bandes de même dimension 25 ou bien des bandes métalliques de calibres différents, de manière à obtenir des produits présentant une grande exactitude dimension-nelle. Un autre but de l'invention est d'utiliser pleinement les avantages d'un système usuel de réglage automatique du calibre de 30 la bande sans nuire à la précision du calibre pendant l'opération normale de laminage» Selon un mode d'exécution de l'invention, pour le laminage à vitesse variable d'une bande métallique continue de calibre uniforme, on prévoit un procédé de commande de l'opération de laminage 35 caractérisé par le fait que l'on prédétermine une allure de variation en fonction du temps de la vitesse périphérique des cylindres de manière à pouvoir maintenir la tension de la bande à une valeur constante prédéterminée, que l'on stocke l'allure dans une calcula- 69 16509 5 2009024 trie*, que l'on détecte la -variation de 1*espacement des cylindres au moyen d'au Moins un organe qui peut être constitué par une commande à programme serrant à maintenir la tension constante, par un tensiomètre ou une jauge de calibre de bande installé du côté de 5 sortie du laminoir, ou par une cellule piézoélectrique montée sur le laminoir, ou par des combinaisons de ces organes, et que l'on effectue un réglage préliminaire de la Tariation de la ritesse périphérique des cylindres en fonction du temps, au moyen de la Tariation détectée dans l'espacement des cylindres, de manière à com-10 penser la rariation du calibre de la bande. Selon une rariante de l'invention, dans un laminage à ritesse rarlable de soudures entre des bandes métalliques de différents calibres au moyen d'un laminoir à froid, on préroit un procédé risant à commander l'opération de laminage au moment de 15 l'entraînement à ritesse raiiable, caractérisé par le fait que l'on prédétermine une allure de raziatien en fonction du temps de la ritesse périphérique des cylindres sous l'effet de la rariation du calibre de la bande à l'endroit des soudures, que l'on stocke cette allure dans une calculatrice, que l'on détecte la rariation 20 de l'espacement des cylindres au moyen d'au moins un organe qui peut être constitué par une commande à programme concernant la rariation du calibre de la bande à l'endroit des soudures, par un tensiomètre ou une jauge de calibre de bande installé du côté de la sortie du laminoir, eu par une cellule piézoélectrique montée 25 sur le laminoir, ou par des combinaisons de ces organes, et que l'on effectue un réglage préliminaire de la rariation de la ritesse périphérique des cylindres en fonction du temps, au moyen de la rariation détectée dans l'espacement des cylindres, de manière à maintenir toujours à une râleur constante la tension de la bande. 30 D'autres buts et arantages de 1'invention seront compris plus complètement grâce à la description détaillée ci-après qui se réfère aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est un schéma d'un système de commande de laminoirs à froid en tandem selon la technique antérieure ; 35 la figure 2 est un graphique illustrant la rariation du calibre de la bande du côté de la sortie et la tension du côté de l'entrée des cages respectires, à l'endroit de portions.soudées d'une bande métallique laminée en continu ; 69 16509 6 2009024 la figure 3 est un graphique montrant l'apparition d'une variation de calibre dans un laminoir à froid aux moments où. il est accéléré et décéléré ; la figure 4 montre des allures de variation de l'épaisseur 5 de films d'huile sur le palier du cylindre d'appui d'un laminoir à froid ; la figure 5 montre une allure de variation du coefficient de frottement causé par la vitesse de laminage d'un laminoir & froid ; 10 la figure 6 montre des allures de réglage de vitesse de laminage de toutes les cages quand le calibre de la bande varie ; la figure 7 montre des allures de compensation de vitesse de laminage pour portions soudées ; la figure 8 est un schéma d'un système de commande à pro-15 gramme utilisé pour pratiquer le procédé l'invention ; la figure 9 est un schéma de tout le système de commande, commandé par des tensiomètres prévus entre cages adjacentes ; la figure 10 montre une variante du système de commande utilisant des jauges prévues entre cages adjacentes ; 20 la figure 11 montre un autre exemple du système de comman de utilisant des cellules piézoélectriques montées sur des oages respectives de laminoir et la figure 12 est un schéma d'un système combiné de commande. 25 Gomme on l'a dit plus haut, lorsqu'on lamine en continu une bande métallique que l'on a formé en soudant ensemble plusieurs bandes de métal laminé à chaud de différents calibres, le calibre des portions soudées du côté de la sortie et la tension de la bande du côté de l'entrée des cages respectives varient fortement de 30 sorte qu'il est impossible d'éviter une variation de calibre aveo un système usuel de commande de vitesse. La figure 2 montre la variation en fonction du temps du calibre de la bande du côté de la sortie et de la tension de la bande du côté de l'entrée de chaque oage. Sur la figure 2, les courbes TF1 à TT4 indiquées en 35 pointillés représentent les variations de la tension tandis que les courbes en traits pleins DH1 à DH4 représentent les variations du calibre de la bande. Comme on peut le voir par ces courbes, la variation de la tension du côté de l'entrée varie fortement en 69 16509 7 2009024 fonction du calibre de la bande du côté de la sortie. Cela signifie que l'on ne peut pas obtenir une opération de laminage stable à moins de mettre au poiht un système efficace de commande automatique. 3'" L'une des caractéristiques de l'invention est de fournir un procédé permettant de maintenir à une valeur constante la tension" entre cages. A la suite des expériences faites, on a trouvé que s'il est possible d'absorber des variations causées dans la vitesse périphérique du cylindre par l'accélération ou la décéléra-10 tion d'un laminoir en faisant varier le degré de mouvement de la vis, on peut facilement maintenir la tension entre cages à une valeur constante. Toutefois, la variation de la vitesse de laminage au moment de l'accélération et de la décélération est très grande. Par exemple, une vitesse normale de travail de l'ordre de 1500 m/mn 15 est habituellement réduite à environ 500 m/mn. Comme le montre la figure 2, la variation du calibre de la bande pour une telle variation de vitesse est extrêmement grande. La cause principale de cette forte variation peut s'expliquer à l'aide des courbes de la figure 3, qui ont été indiquées par R.B. Sims en 1952 et sur lesquelles on 20 a porté en ordonnées l'effort de laminage P en tonnes et en abscisses l'espacement S des cylindres et le calibre h de la bande laminée, tous deux en millimètres. Selon R.B. Sims, lorsque le calibre hQ d'une brame est donné, l'effort de laminage P^ nécessaire pour laminer la brame à un calibre final h^ peut être donné par 25 une courbe de plasticité X. Etant donné qu'un laminoir peut être considéré comme un corps élastique ayant un coefficient d'élasticité M, la variation produite dans l'espacement des cylindres par l'effort de laminage peut être représentée par une courbe d'élasticité T à condition que l'origine des abscisses représentéeun espacement 30 nul des cylindres en l'absenee d'effort. Etant donné que le calibre du produit est pratiquement égal à l'espacement des cylindres, 1'abscisse h^ qui correspond à l'intersection Z des courbes X et T représente le calibre du produit ou l'espacement des cylindres tandis que l'ordonnée P^ représente l'effort de laminage à oe mo-35 ment. ...... Sans ces conditions, si l'on suppose maintenant que la vitesse de laminage est réduite, la courbe de plasticité X devient X' par suite de l'accroissement du coefficient de frottement 69 16509 8 2009024 tandis que l'espacement des cylindres augmente par suite de la diminution de l'épaisseur du film d'huile des paliers, abaissant ainsi la courbe d'élasticité Y vers la droite, jusqu'en Y', Par suite, l'intersection Z de ces courbes arrive à un point Z'. Ainsi, 5 le calibre h^ de la bande arrive à h2 en se déplaçant le long de l'axe des abscisses et l'effort de laminage P^ arrive à Pg le long de l'axe des ordonnées. La description ci-dessus explique la raison pour laquelle il se produit une variation de calibre lors de l'accélération et de la décélération. La relation entre les v&xia-10 tions du calibre de la Icjade, l'espacement des cylindres et l'effort de laminage, indiquée sur la figure 3, est exprimée par H. Ford à l'aide de l'équation suivante : ^ h = AS + (1) H 15 dans laquelle ^ h représente la différence entre h^ et h 2, ^ S la différence entre Y et Y*, A P la différence entre P^ et Pg« Pour rendre nul l'écart de calibre h, il faut réaliser l'équation : A S = (2) 20 M Toutefois, comme le montrent les courbes de la figure 4, étant donné que l'espacement des cylindres varie fortement avec l'effort de laminage et l'épaisseur du film d'huile aux paliers, quand on prend comme paramètre la vitesse de laminage, la varia-25 tion de l'espacement des cylindres doit être représentée par l'équation : As= AS1 + S2 (3) dans laquelle représente la variation du serrage à vis com mandé et ^tS2 la variation de l'espacement des cylindres sous 30 l'effet de la variation d'épaisseur du film d'huile aux paliers. Si l'on substitue l'équation (3) dans l'équation (2), on obtient pour la i-ième cage du laminoir l'équation : AS.i + ^S_1 = - ^P1 (4) ' * M 35 Ainsi, comme le montre la figure 3, lorsqu'on fait varier la vitesse de laminage, la variation susdite du coefficient de frottement a pour effet de faire varier de 69 16509 9 2009024 de la variation d'épaisseur du film d'huile aux paliers* Pour cette raison, on notera que l'on peut réduire à zéro la variation du calibre hi de la bande quand on fait varier de A. S^i la position des cylindres en ajustant le serrage à vis® 5 Si l'on suppose que AVi représente la variation de la vitesse de laminage de la cage respective, la relation représentée par la figure 3 donne les équations : A Pi = A Pi ( AVi) (5) A. S2i = ASgi ( APi . AVi) (6) 10 £n conséquence, l'ampleur du mouvement S^i du serrage à vis qu'il faut commander peut être tirée comme suit de l'équation : As,i » -( Z\S2i* JLll (7) 1 2 M 15 En prenant la vitesse de laminage comme paramètre, on peut tirer des équations (5) et (6) l'équation suivante : A^i » A^i ( Avi) (8) Ainsi, quand on introduit dans une calculatrice de traitement direct la relation entre l'incrément A. Vi de la vitesse de 20 laminage au moment de sa variation et l'incrément -A. S^i, il est possible de commander facilement et rapidement le degré de serrage à vis en réponse & la variation de la vitesse périphérique du cylindre* 11 faut étudier soigneusement l'incrément de la vitesse 25 de laminage ou de la vitesse périphérique du cylindre exprimée par l'équation (8) avant de commencer l'opération réelle de laminage» Entre autres facteurs, la relation entre le degré de mouvement de la vis ou l'espacement des cylindres et l'incrément de vitesse périphérique du cylindre est très importante* Cette relation dépend 30 de facteurs tels que la structure du laminage utilisé, le type de lubrifiant utilisé et la propriété de la matière à laminer. Outre cette relation, il faut aussi tenir compte du calibre, de la tension ut de la vitesse de la bande pour déterminer l'ail lire de variation, si l'on prend comme paramètre la vitesse périphérique du 3 5 cylindre. Si l'on introduit cette allure comme programme dans la calculatrice de traitement direct, une opération stable de laminage devient possible pendant l'accélération et la décélération du laminoir. Compte tenu de la variation rapide de l'espacement des 69 16509 10 2009024 cylindres dans le temps, en fonction de la variation de la vitesse périphérique du cylindre, on a trouvé à la suite d'expérience» poussées 1* équation suivante : A Yi + 1 =» li « A hi + Bil"Sîi 0 A Mi + Ci + 1 . A hi + 5 1 + Bi . AVi (9) dans laquelle : i : est le nombre de cages, Ùl : le syahale indiquant un incrément, 3 : l'opérateur Laplacien, 10 hi : le calibre de la bande (en mm) du côté de la sortie de la i-ièae cage, Ti : le temps en secondes que met la bande à passer de la i-ième cage à la (i + 1) -ième cage, Ti : la vitesse périphérique du cylindre (m/s), 15 Ai, Bi, Ci+1 et Si : des constantes déterminées par le calibre de la bande du côté de l'entrée et du cfcté de la sortie, la tension du efrté de l'entrée et de la sortie de la i-ième et de la (i+î)-ième cage, les propriétés de la matière à laminer, la structure du laminoir, la vitesse de laminage etc. 20 Par l'équation (9)» on peut voir que lorsqu'on passe d'un certain état normal de laminage à un'autre, si l'on veut maintenir toujours à une valeur constante la tension entre cages, il est nécessaire d'ajuster préalablement la vitesse périphérique du cylindre d'une cage donnée en fonction de la variation du changement de 25 la vitesse périphérique du cylindre et de la variation du calibre de la bande du côté de la sortie d'une cage précédente, et de la variation du calibre de la bande du côté de la sortie de la cage donnée. Particulièrement, le deuxième terme de l'équation (9) montre que lorsque la variation du calibre de la bande du côté de la 30 sortie de la i-ième cage atteint la (i+l)-ième cage au bout de T secondes, il faut régler préalablement la vitesse de la (i+1)-ième cage en tenant compte de cet effet. La figure 6 est un graphique des allures de variation de la vitesse périphérique des cylindres, calculées suivant l'équation (9), qui sont aussi utilisées comme 35 allures de serrage à vis de toutes les cage s o Ces allures de variation constituent des allures fondamentales lorsque le calibre de la bande varie, mais les commandes d'accélération et de décélération de l'invention au moment du début 69 16509 n 2009024 et de la fin de l'opération de laminage et la commande de vitesse variable des portions soudées d'une bande formée par soudage de plusieurs segments de même calibre peuvent s'effectuer au moyen d'une forme simplifiée de l'équation (9). Plus particulièrement, 5 comme on l'a déjà signalé, aucune variation de calibre n'est permise pendant les opérations d'accélération et de décélération» Pour remplir cette condition, il faut que l'allure de variation soit telle que dans l'équation (1), on ait A h = 0. Ainsi, les premier, deuxième et troisième termes de l'équation (9) disparaissent, don-10 nant l'équation simplifiée s A Vi + 1 = Di . AVi (10) Toutefois, comme l'indique la figure 1 qui est un graphique du résultat des expériences des inventeurs, lorsqu'on réduit la vitesse de laminage à 500 m/mn, la variation du coefficient de 15 frottement devient notable ce qui entraîne une variation notable du calibre de la bande comme le montre la figure 2. Par suite, il devient nécessaire de corriger à nouveau la vitesse périphérique des cylindres pour compenser la variation du coefficient de frottement. Une fois corrigée ainsi, l'équation (10) devient : 20 AVi +1 =Di.AVi + Gi.À;ii+Ki.A/ii+1 (11) Cette équation montre que le coefficient jii de la i-ième cage a une influence sur le pourcentage d'avance et de retard de la (i+1)-ëème cage. Par cette correction, on peut maintenir constante la tension entre cages sans aucune variation de sorte que l'on peut 25 empêcher une variation du calibre de la bande. Comme le montre la figure 5, étant donné que l'incrément A jii du coefficient de frottement est fonction de l'incrément de la vitesse de laminage, il est; nécessaire d'établir 1'allure de variation de la vitesse périphérique du cylindre, exprimée par l'équation (8) tout en satisfaisant 30 l'équation (11). Cela signifie la correction du mouvement du serrage à vis en réponse à la variation de la vitesse périphérique des cylindres. De cette manière, on peut éviter toute variation du calibre de la bande. A la différence de cette commande à vitesse variable,. 35 pour remplir la condition A hi = 0 pour le laminage à vitesse variable de portions soudées d'une bande continue comprenant de multiples bandes métalliques laminées à chaud de différents calibres, on peut appliquer sans aucune modification l'équation (9) déjà 69 16509 12 2009024 donnée* Pour une telle opération de laminage, la variation produite dans le calibre de la bande par l'incrément A S2 de l'espacement des cylindres, sous l'effet de la variation de l'épaisseur du fila d'huile aux paliers et l'Incrément A )a. du coefficient de frotte-5 ment sont tous deux représentés sous la foxme de l'incrément -A. h dans l'équation (9) qui est maintenue à une valeur prédéterminée* La figure 7 montre des allures de compensation de vitesse à réaliser lorsqu'on fait passer des portions soudées à travers un laminoir continu à froid* Avec ces allures, on peut modifier de façon stable 10 le calibre de la bande lorsqu'on lamine à différentes vitesses des portion» soudées* La figure 8 montre un schéma simplifié d'un système de commande qui sert à la mise en oeuvre de l'invention* Selon l'invention, l'organe de commande d'accélération, de décélération et de 15 variation de calibre, 76, une calculatrice de traitement 75 et un convertisseur de signal 77 sont ajoutés au système automatique usueL de réglage de calibre représenté par la figure 1* Sous l'action des sigoanx de commande d'accélération et de décélération, la calculatrice calcule immédiatement les degrés voulus de variation de l'es-20 pacement des cylindres et de la vitesse périphérique pour chaque eage de laminoir, selon les allures qui y sont stockées. Ces valeurs calculées sont converties en quantités analogiques par le convertisseur de signal 77, la quantité concernant la variation de l'espacement des cylindres est fournie à l'ajustement d'espacement des 25 cylindres 19, 24, 27, 30 et 33 et la quantité concernant la variation de la vitesse périphérique du cylindre, aux mécanismes respectifs d'ajustement de vitesse périphérique de cylindres 5b, 55, 54, 53 et 51, de manière à effectuer des ajustements préliminaires d'accélération ou de décélération. En pareil cas, on effectue ces 30 ajustements préliminaires pour des cages successives en tenant compte des temps de fonctionnement de ces mécanismes et de la vitesse de déplacement de la bande. Ainsi, il est possible de maintenir toujours constante la tension de la bande entre cages sans risque de briBer ni d'endommager les cylindres, ce qui assure une opéra-35 tiom de laminage en douceur, comme on l'a dit plus haut, une telle commande à programme peut être appliquée avec des résultats également satisfaisants non seulement au laminage à vitesse variable de bandes de même calibre mais aussi au laminage accéléré et décéléré 69 16509 13 2009024 de portions soudées entre bandes de différents calibres. Pour y parvenir, il suffit d'introduire dans la calculatrice le programme exprimé par l'équation (9)» Pour exécuter le procédé nouveau, on peut remplacer par 5 d'autres systèmes le système de commande à programme décrit ci-dea-sus. la figure 9 montre l'un de ces autres systèmes dans lequel on utilise originalement des tensiomètres entre cages, 10, 11, 12 et 13* En comparaison du système de commande à programme représenté par la figure 8, bien que la caractéristique de réponse du système 10 de commande utilisant des tensiomètres ne soit pas aussi bonne, ee dernier système est applicable à des laminoirs qui ont une vitesse de laminage relativement faible. En pareil cas, 11 faut noter que les variations de tension entre cages détectées par différents tex*-siomètres ne sont pas indépendantes les unes des autres. Ainsi, ces 15 variations sont influencées par les vitesses périphériques des cylindres avant et après un tensiomètre donné, par le calibre de la bande du côté de la sortie et par la tension de la cage précédente. Pour cette raison, pour calculer les variations nécessaires de l'espacement des cylindres et de leur vitesse périphérique, il faut 20 ajouter à l'équation (9) un terme représentant l'incrément de la tension. Cette relation peut s'exprimer par l'équation expérimentale suivante : AVi + 1 a A*i . Ahi + B*!"321. Ahi * Cvi+ 1 (12) Ahi. + 1 + D'i . A.VI + E'i . A. tfi + ?ri-1 A tfi- 1 25 Dans celle-ci, A'i, B'i, C*i+1, E*i et F'i-1 sont des constantes déterminées par diverses conditions de laminage indiquées à propos de l'équation (9), A hi représente l'incrément du serrage à vis de la i-ième cage, A 71 l'incrément de la vitesse périphérique des cylindres et A tfi l'incrément de tension à ce moment. 30 Lorsqu'on lamine à des vitesses accrues ou diminuées des soudures entre différents calibres de bande, afin de maintenir constante la tension entre cages, il est nécessaire de rendre nulle la variation de. chaque tension entre cages dans l' équation (12), donc: A tfi « 0. 35 La variation qu'il faut apporter au réglage de la vitesse périphérique des cylindres de chaque cage pour remplir cette condition est donnée par l'équation suivante : 69 16509 14 2009024 AVi + 1 = A'i. Ahi + B'ilSïi, Ahi + C'i + 1»A h + 1 + D'i. AVi + P*i - 1. Atfi - 1 (13) Ainsi, au lieu de l'allure exprimée par l'équation (9) concernant la figure 9» on introduit dans la calculatrice 75 une allure ex-5 primée par l' équation (13). En pareil east quand on donne à chaque cage un commandement de variation de serrage, étant donné que les variations de tension aux cages respectivement précédentes sont mesurées par les tensiomètres respectifs 10, 11, 12 et 13 et appliquées au convertisseur 77, tandis que les vitesses périphériques 10 des cylindres sont mesurées par les tachymètres 36, 39, 42, 45 et 48 et sont alors fournies au môme convertisseur. Les signaux fournis au convertisseur 75 sont convertis en quantités numériques puis sont fournis à la calculatrice 75» de manière à donner l'incrément désiré de vitesse périphérique de cylindre qui est nécessaire à une 15 cage donnée. Ces incréments sont appliqués à des mécanismes d'ajustement de vitesse périphérique de cylindres 56, 55» 54, 53 et 51 de manière à compenser rapidement les variations de la tension entre cages, de sorte qu'elle est maintenue constante et assure l'opération stable et normale de laminage. 20 La description ci-dessus concerne le laminage à vitesse accrue et diminuée de soudures entre des bandes de différents calibres mais pour effectuer la même opération de laminage pour une bande continue du même calibre, il faut modifier l'équation (13). Plus particulièrement, comme on l'a dit à propos de l'équation 11, 25 il est nécessaire d'utiliser une allure de compensation quand l'incrément h du calibre de la bande est rendu nul. En conséquence, les premier à troisième termes de l'équation (13) sont éliminés et on obtient l'équation : AVi + 1 . D'i . A Vi + F'i - 1. Z^tfi - 1 (14) 30 Etant donné que l'incrément de la tension de cette équa tion est fonction de l'incrément Vi de la vitesse de laminage, il est important d'établir l'allure de variation de la vitesse périphérique de cylindres exprimée par l'équation (8) tout en satisfaisant l'équation (14). En introduisant ce programme dans la cal-35 culatrice 75, on peut utiliser des signaux tirés des tensiomètres respectifs entre cages pour effectuer un réglage anticipé et facile de la vitesse périphérique des cylindres afin d'éliminer les. variations de calibre. 69 16509 15 2009024 La figure 10 montre un système de commande modifié dans lequel une jauge de calibre de bande est installée du côté de la sortie de chaque cage pour assurer l'opération de laminage à vîtes» se variable» Dans ce mode d'exécution, des jauges à rayons Z 8, 9» 5 57 , 58 et 59 identiques à celles de la figure 1 sont installées du côté de la sortie des cages respectives» Avec ces jauges, on peut appliquer l'équation (9) ou (8) sans aucune modification pour la commande de laminage à vitesse variable de soudures entre des bandes de différents calibres, ainsi que pour une bande continue du môme 10 calibre» En calculant de la façon indiquée par l'équation (9) ou (8), on applique à la calculatrice 75 par l'intermédiaire du convertisseur 77 les signaux mesurés par les jauges 8, 57, 58, 59 et 9 et les tachymètres 36, 39» 42, 45 et 48 et on amène lés valeurs calculées à la cage respective. 15 La figure 11 montre une autre modification du système de commande dans laquelle des cellules piézoélectriques usuelles remplacent les jauges indiquées sur la figure 10. Ainsi, les cellules 60, 61, 62, 63 et 64 sont montées sur les cages respectives et les forces de laminage détectées sont appliquées à la calculatrice 75 20 par l'intermédiaire clu convertisseur 77, en môme temps que des signaux détectés par les tachymètres associés aux cylindres respectifs» La relation entre la force de laminage, le calibre de la bande et la vitesse de laminage de ce système de commande est identique à celle qu'oç a déjà expliquée à propos de la figure 3» En 25 conséquence, les différentes équations décrites à propos de la figure 8 sont applicables à ce système de commande sans aucune modification» Plus particulièrement, l'équation (8) pour le laminage à vitesse variable d'une bande continue du même calibre et l'équation (9) pour le laminage à vitesse variable de soudures entre ban— 30 des de calibres différents sont stockées dans la calculatrice de traitement direct 75 de manière à effectuer un calcul basé sur les valeurs mesurées des cellules respectives» Les valeurs de commande ainsi obtenues sont appliquées successivement aux cages suivantes» Le système de commande modifié qui utilise des cellules piézoélec-35 triques peut déterminer correctement sans aucun retard les variations de calibre de la bande du côté de la sortie des cages respectives, et il est moins coûteux que celui qui utilise des jauges» Ainsi, le système de commande de la figure 11 est plus avantageux 69 16509 16 2009024 que celui de la figure 10. Les quatre systèmes fondamentaux de commande décrits ci-dessus, ceux qui utilisent un programme, un tensiomètre, une jauge et une cellule piézoélectrique, sont des exemples types de 11inven-5 tion. Comme on l'a dit ci-dessus à propos des systèmes respectifs, on peut les utiliser indépendamment mais leurs applications sont très limitées. Par exemple, l'expérience a montré que le système de commande à programme de la figure 8 ne peut pas éliminer complètement la variation de la tension de la bande entre cages lorsque 10 le calibre varie fortement ou lorsque les cylindres deviennent excentriques. En outre, le système de commande de la figure 9 utilisant des tensiomètres entre cages est avantageux en ce sens qu'il peut détecter directement la variation de tension mais sa réponse au commandement de variation de serrage à vis est faible. Alors que 15 les systèmes de commande utilisant respectivement une jauge et une cellule piézoélectrique et représentés par les figures 10 et 12 peuvent détecter de grandes variations du calibre, leur réponse au commandement de variation du serrage à vis est plus lente que celle du système de commande de la figure 8. far suite, une combinaison 20 appropriée de ces systèmes de commande peut améliorer fortement la possibilité de commande par compensation de leurs avantages et inconvénients de sorte que l'on peut compenser suffisamment Aime une très petite variation de la tension entre cages. La figure 12 montre un exemple d'un tel système de commande 25 combiné utilisant les tensiomètres entre cages 10-13 de la figure 9 et les cellules piézoélectriques 60-64 de la figure 11. Le système de commande de la figure 12 est essentiellement un système de commande à programme de l'allure de la variation de vitesse périphérique des cylindres des cages respectives s don l'équation (9). 30 Toutefois, comme on l'a dit plus haut, ce système de commande est difficile à compenser pour l'erreur de calibre Ahi en dehors de celle qui est causée par le commandement de variation de serrage à vis de aorte qu'au, lieu de l'équation (9) il est nécessaire d'appliquer l'équation : 35 A V£+1« (Ai + Bil~sti) ( Abi + Ah'i) + C±+1. Ahi+1 + Di- AVi (15) Sans cette équation, 2ÎSh.'i peut être fourni par l'équation (16) qui est une variante de l'équation (!) î 69 16509 17 2009024 *âhi + ^'hi » ^Si + ^P'i (16) M Lorsqu1 on utilise un système indiqué par la figure 11 et comprenant des cellules piézoélectriques, l'incrément d*erreur 5 Z\'hi du calibre de la bande, causé par des perturbations extérieures et exprimé par l'équation (16), est facile à déterminer» Plus parti cuUèïsne^;, lorsque 1* incrément «A Pi s'écarte de -M» A Si, il est nécessaire de remplacer l'équation (16) par l'équation (9) pour obtenir une correction continue, à supposer que la variation 10 du calibre soit causée par d'autres facteurs que le commandement de variation de serrage à vis. Les tensiomètres entre cages de la figure 9 peuvent détecter immédiatement si cette commande à deux étapes peut maintenir la tension entre cages à une valeur constante ou non» L'utilisation de ces tensiomètres entre cages peut détec-15 ter et compenser môme une très faible variation de tension. Bien entendu, dans ce cas aussi, l'allure de variation de la vitesse périphérique des cylindres de chaque cage avec le temps doit suivre l'équation (12) qui concerne la figure 9» dans le système combiné de commande de la figure 12, car l'équation (12) contient de noa-20 breux termes déjà analysés par l'équation (9) et il est nécessaire de considérer les incréments inconnus seulement, de sorte que l'on peut faire une compensation suffisante avec l'équation : \ + 1 » E'i • ^tfi-1 (17) L'allure de variation de la vitesse périphérique des cylindres dans 25 le temps selon l'équation (17) est relativement simple de sorte qu'il n'es-*; pas nécessaire d'avoir recours à la calculatrice 75» Etant donné que P*i et E.'^^ sont des facteurs que l'on peut déterminer expérimentalement d,après les conditions de laminage décrites plus haut, en prévoyant des boucles secondaires contenant des aa-30 plificateurB 65, b6, 67, 68 et 69, 70, 71 de gain approprié , on peut facilement compenser de faibles variations de la tension entre cageso Un tel système de commande à boucles secondaires avec circuits de réaction présente une réponse plus rapide que le système de la figure 10. La figure 12 montre un exemple de systèmes combinés 35 dans lequel les avantages et les inconvénients des systèmes fondamentaux s'équilibrent, étant entendu que l'on peut utiliser toute combinaison de ces quatre systèmes fondamentaux» Le choix d'une combinaison particulière est déterminé selon divers appareils associés 69 16509 18 2009024 mu laminoir et au régLage de vitesse. La description ci-dessus du système de commande combinée représenté par la figure 12 concerne le réglage du laminage à vitesse variable de soudures entre bandes de différents calibres. La 5 commande du laminage à vitesse variable d'une bande continue de calibre uniforme est évidente d'après les équations concernant les quatre systèmes fondamentaux de commande de sorte qu'il semble superflu de décrire une telle commande. Bien que la description ci-dessus concerne un laminoir 10 continu à froid, il est évident que l'invention n'est pas limitée à la commande du laminage à vitesse variable dans un tel laminoir mais qu'elle est applicable aussi à un laminoir réversible à une seule cage. Bien que le laminoir à une seule cage comprenne essentiellement le dévidoir 1, la première cage 2 et la bobine de trac-15 tion 7 de la figure 1, l'apparition d'un écart de calibre lors de l'entraînement à vitesse variable est très similaire de sorte que l'on peut utiliser avec les mêmes résultats n'importe lequel des quatre systèmes fondamentaux de commande ou combinaisons de ceux-ci. Avec le nouveau procédé de commande anticipée, non seule-20 ment on peut effectuer l'opération de laminage à vitesse ordinaire, réduite ou accrue, au moment du début- ou de la fin, mais on peut aussi effectuer de façon très simple l'opération de laminage à vitesse variable des soudures et on peut passer de cette opération au laminage normal sans qu'il en résulte aucune variation de la 25 tension entre cages, quel que soit le calibre des bandes métalliques laminées à chaud que l'on soude ensemble. Cela élimine divers problèmes dans une usine, y compris la manipulation de lingots, de brames, de bandes métalliques laminées à chaud et de bobines de bande laminée à froid, ainsi que les perturbations et le défaut 30 d'uniformité d'aplanissement, dans le laminage de nombreux types en petites quantités. En outre, étant donné l'élimination du temps de réglage au moment où. l'on change la dimension des produits et la réduction des produits de calibre erroné, on obtient un fort accroissement de productivité. 69 16509 19 2009024 - REVENDICATIONS -1 ) Procédé de commande de l'opération de laminage à froid à vitesse variable d'une bande métallique, caractérisé par le fait que l'on prédétermine une allure de variation en fonction du temps 5 de la vitesse périphérique des cylindres de manière à pouvoir maintenir la tension de la bande à une valeur constante et prédéterminée,, que l'on stocke l'allure dans une calculatrice, que l'on détecte la variation de l'espacement des cylindres au moyen d'au moins un organe qui peut être constitué par une commande à program-10 me servant à maintenir la tension constante, par un tensiomètre ou une jauge de oalibre de bande installé du côté de sortie du laminoiç ou par une cellule piézoélectrique installée sur le laminoir, ou par des combinaisons de ces organes, et que l'on effectue un réglage préliminaire de la variation de la vitesse périphérique des cy-15 lindres en fonction du temps, au moyen de la variation détectée dans l'espacement des cylindres, de manière à compenser la variation du calibre de la bande* 2) Procédé de laminage à vitesse variable de soudures entre des bandes métalliques de différents calibres au moyen d'un la-20 minoir à froid, caractérisé par le fait que l'on prédétermine une allure de variation en fonction du temps de la vitesse périphérique des cylindres sous l'effet de la variation du calibre de la bande à l'endroit des soudures, que l'on stocke cette allure dans une calculatrice, que l'on détecte la variation de l'espacement des 25 cylindres an moyen d'au moins un organe qui peut être constitué par une commande à programme concernant la variation du calibre de la bande à l'endroit des soudures, par un tensiomètre ou une jauge de calibre de bande installé du côté de la sortie du laminoir, ou par une cellule piézoélectrique montée sur le laminoir, ou par des 30 combinaisons de ces organes, et que l'on effectue un régLage préliminaire de la variation de la vitesse périphérique des cylindres en fonction du temps, au moyen de la variation détectée dans l'espacement des cylindres, de manière à maintenir toujours à une valeur constante la tension de la bande.