Brevet FR2012824A1 — publié le 19700327

La présente invention concerne un procédé pour déterminer le taux d'allongement de bandes métalliques et un appareil pour sa mise en oeuvre qui sont utilisés dans la fabrication par laminage de bandes métalliques planes. 5 Pour obtenir par laminage des bandes métalliques ayant une planéité excellente et la forme voulue, il faut que la bande soit allongée uniformément. Les variations locales dans le degré d'allongement conduisent à 1'apparition d'ondulations sur la surface de la bande métallique laminée. Ces ondulations peuvent en gros être 10 classées en celles apparaissant dans la partie centrale de la bande s'étendant dans une direction perpendiculaire à la direction trans«= versale de la bande, c'est-à-dire la direction selon laquelle elle est laminée (elles seront appelées ci-après "ondulations centrales") et celles qui se produisent sur le bord ou les bords de la bande 15 (appelées ci-après "ondulations de bordure"). Pour empêcher l'apparition des ondulations centrales ou de bordure, on utilise pour le laminage des bandes métalliques une paire de cylindres bombés . Pair cylindre bombé , on entend le type dans lequel la partie centrale fait en général saillie vers 20 l'extérieur aussi bien que le type simplement cylindrique. Pour éviter la production des ondulations de bordure, le rouleau bombé est conçu pour recevoir une charge externe de manière à être courbé pour assurer l'application d'une pression plus élevée dans la partie centrale de la bande laminée et, pour 25 supprimer l'apparition des ondulations centrales, le dit cylindre reçoit également une charge externe pour être incurvé de manière à appliquer une pression plus élevée sur la partie de bordure de la bande laminée. En conséquence, l'apparition des ondulations de bordure ou centrales peut être limitée en fonction de la manière 30 selon laquelle la charge externe est appliquée. Pour contrôler 1* application de la dite charge, à savoir le fonctionnement du rouleau bombé , il est nécessaire de mesurer à l'avance le degré de déformation de la bande laminée. Toutefois une telle mesure présente des difficultés considérables pour les deux raisons suivant 35 tes. Tout d'abord la bande circule à haute vitesse, de sorte que l'on ne peut utiliser une méthode de mesure comportant un contact mécanique avec la surface de la bande. Ensuite la bande métallique est soumise, au moment du laminage^ à une tension notablement élevée de sorte que l'amplitude de l'onde des ondulations de bordure et 40 centrales est plus petite que lorsque la dite bande est libérée de 69 22897 69 22897 2012824 la dite force de tension. La présente invention a en conséquence pour objet de fournir un procédé pour déterminer le degré d'allongement d'une bande métallique laminée sans contact direct avec celle-ci et un appareil 5 pour sa mise en oeuvre. En bref, la présente invention consiste à appliquer à force, à la sortie des cylindres de travail, des vibrations du type formant une onde stationnaire,d'une longueur d' onde prédéterminée,à la bande métallique en cours de circulation et À mesurer l'amplitude de ces vibrations sans contacter la bande 10 de manière à déterminer son degré d'allongement» L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels : Fig. 1A et 1B sont des vues en perspective schématique d* 15 exemples typiques de la déformation d'une bande laminée ; Fig. 2 est une représentation schématique d'un appareil conforme à un mode de réalisation de la présente invention j Fig» 3 est un schéma agrandi de la partie pr incipale du mode de réalisation de figure 2 ; 20 Fia. 4 est un schéma du moyen pour détecter l'amplitude des vibrations utilisé dans le mode de réalisation de figure 2 j Fig. 5 est un schéma-bloc illustrant un circuit pour déterminer le degré d'allongement, et Fig, 6 est un schéma d'un appareil selon un autre mode de 25 réalisation de l'invention. Avant de décrire un mode de réalisation de l'invention, on se référera à la figure 1 dans laquelle les ondulations centrales et de bordure de la bande 1 sont désignées par la et lb respectivement. 30 On décrira maintenant un mode de réalisation de la présente invention avec référence aux figures 2 à 4 dans, lesquelles les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références-,» Se référant à la figure 2, une bande métallique 1 est laminée par,une paire de cylindres de travail 2 supportés par une paire de cylindres d'ap-35 pui 3 et enroulée sur une bobine de reprise 5 en étant ■'-guidée sur ; un cylindre de guidage 4. Entre les cylindres de travail 2 et le cylindre de guidage 4 sont disposées deux paires de cylindres de maintien 6 et 7 espacées d'une distance L. Ces cylindres de maintien agissent de manière à limiter la portée des vibrations de la bande 40 1 se produisant dans la direction de son épaisseur. 69 22897 3 2012824 La référence 8 désigne les moyens assurant la mise en vibration, disposés sur les faces opposées de la bande 1, Ces moyens assurant la mise en vibration agissent à tour de rôle pour faire vibrer la bande 1 à une fréquence prédéterminée dans la direction 5 de la flèche 9 de manière à engendrer â force des ondes de vibration ayant la forme d*ondes stationnaires (appelées ci-après 1* onde stationnaire). Les moyens 8 assurant la mise en vibration peuvent être constitués pair ceux qui éjectent à tour de rôle, par exemple, un fluide vers la bande ou ceux qui appliquent de façon ÎO alternative une force électromagnétique sur la bande 10, si celle-ci est réalisée en un matériau magnétique, et ils peuvent être réalisés facilement par les techniques connues» La référence 11 désigne un détecteur pour détecter l'amplitude A de l1onde stationnaire ÎO. La référence 12 désigne une jauge pour mesurer la dis-15 tance entre les deux paires de cylindres de maintien 6 et 7 ci-dessus mentionnées, jauge qui peut être constituée par un potentiomètre coopérant avec les dits cylindres de maintien 6 et 7 pour être asservi à leur écartement» Les signaux représentant la distance L mesurée et ceux issus du. détecteur 11 sont envoyés à un 20 circuit 13 pour calculer le degré d'allongement de la bande d*acier» La référence 14 désigne les signaux alimentés en r etour à un snoyen du type connu inclus dans une installation de laminage pour contrôler la platnéité de la bande et qui est constitué patr un dispositif de commande à serrage pâ,r vis , un dispositif de commande àbcyiip- , 25 é, etc. La description qui précède et les dessins concernent pour plus de commodité le cas dans lequel on utilise un détecteur 11 unique. En général, cependant,on prévoit une pluralité de détecteurs disposés selon la direction trains vers aile de la bande et également 30 une pluralité de circuits de calcul 14 associés de façon corrëspon» dante. On décrira maintenant le fonctionnement de 1'appareil de la présente invention et le principe de la détermination du degré d'allongement d'une bainde métallique laminée. Lorsque la bauide cir-35 cule rapidement, les vibrations qui se produisent dans la direction de son épaisseur présentent un état complexe dans lequel les vibrations ayant des ondes progressives comme celles présentées par les ondulations de bordure et centrailes résultant du laminage de la dite bande, se superposent aux vibrations intrinsèques défi-40 nies par la force de traction agissant sur la bande 1 et l'inter- BAD ORIGINAL 69 22897 4 2012824 valle entre les cylindres de maintien 6 et 7. Parmi ces vibrations, celles représentées par les ondulations de bordure et centrales constituent le phénomène dit de bouclette de sorte que lorsqu'une bande métallique circule rapidement, elles varient irrégulière-5 ment en ce qui concerne la longueur et la phase de l'onde et présentent des formes d'onde complexes. Cependant, si des vibrations sont appliquées à force, comme dans le cas de la présente invention, à une bande métallique tenue par des moyens de maintien disposés avec un espacement L, on peut obtenir une onde stationnaire dans 1G laquelle la demi-longueur d,onde est égale à L et la fonction des formes d'onde est substantiellement fixe. En conséquence, la détermination de l'amplitude de la dite onde stationnaâre permet de calculer facilement le taux d*allongement de celles des parties de la tsmde qui correspondent à l'onde stationnaire• 15 En se référant à la figure 3, la direction longitudinale de la bande 1 est désignée comme l'axe des x, la direction de celle-ci perpendiculaire à la dite direction longitudinale et di» rigée vers les moyens de aise en vibration 8 cornue l'axe de y et le point où se recoupent les axes des x et des y comme le point 2G origine G. Alors l'onde stationnaire 1 ayant 1*amplitude maximale A peut être exprimée approximativement pair l'équation I ci-après t y = A sin £ . x ...I (Dans ce cas l'amplitude A est beaucoup plus petite que la demi-longueur d'onde L de sorte que l'approximation utilisant une 25 onde sinusoïdale ne présente en pratique aucune difficulté). La longueur L' de la partie de la bande métallique dans laquelle sont engendrées des ondes s t ationnaires dont l'amplitude est A et dont la demi-longueur d'onde est L,peut être exprimée par l'équation II ci-après t 30 v/TTlgj5 Cbc î L (l ♦ (^)2J L1 vi ♦ (g)- a* » L L.i ♦ (=r> J 11 'O . Avec la distance L entre les moyens ou cylindres de main** 35 tien prise comice base, le taux e^ d'allongement d'une bande métallique peut être déterminé par l'équation III ci-après : _ L* e " ~L- " .......... III Ce tau?: e d'allongement peut être calculé immédiatement 40 par le circuit de calcul 13® Par exemple, le circuit 13 pour dé- BAD ORIGINAL 69 22897 5 2012824 terminer le taux d'allongement e, comme représenté dans la figure 5, comprend un circuit de rapport R qui reçoit la tension de sortie (V^ = dans laquelle désigne une constante d'unité volt/ cm) de la jauge pour la distance et la tension de sortie L1amplitude A de l'onde stationnaire peut être détectée 20 par exemple optiquement. On décrira mainteant un exemple d'une telle détection avec référence à la figure 4» Dans cette figure, la direction de défilement de la bande métallique 1 est désignée comme l'axe des x, la direction de son épaisseur comme l'axe des et la direction transversale comme l'axe des et le point d*inter 25 section de ces trois axes comme le point origine O. L'onde station naire coupée par le plan x - y est indiquée par l'équation I ci-dessus. Si l'on suppose mainteant que des faisceaux lumineux 15 sont projetés depuis le point P (X, H, -a) vers le point R(X, O, O) Les rayons lumineux réfléchis 15* présenteront alors des différent 30 ces de distance + d par rapport au point Q(X, H, a) „ Dans le cas de, H^>A, la dite distance d peut être exprimée comme suit : d = n • cos K mX ' "L L A ......... o IV Si la distance d est déterminée comme la différence dans 35 la quantité des rayons lumineux détectée par une pai® de détecteurs photo-électriques S^ et S^ séparés par le plan x - z, avec x pris égal à X, l'amplitude A de l'onde stationnaire relative peu alors être définie facilement à paxtir de l'équation IV ci-dessus. L'onde stationnaire peut être engendrée, comme illustré 40 dans la figure 6, en disposant deux cylindres 16 et 16» agissant 69 Î22897 6 2012824 comme cylindres de guidage, à un intervalle L,au lieu d'utiliser les cylindres de maintien 6 et 7 ci-dessus mentionnés. De plus, les cylindres de travail 2 peuvent remplacer l'un des dits cylindres 16 et 16*. Il sera également évident que les moyens pour engendrer 5 l'onde stationnaire et les moyens pour déterminer l'amplitude de celle-ci ne sont pas limités à ceux utilisés dans les modes de réalisation ci-dessus mentionnés. BAD ORIGINAL 69 22897 7 2012824 REVENDICATIONS 1.- Un procédé pour détecter le taux d*allongement de bandes métalliques pendant 1*opérâtion de laminage caractérisé en ce que l'on applique des vibrations forcées à la bande qui défile à la sortie des cylindres de travail de manière à engendrer des 5 vibrations d'onde stationnaire ayant une longueur deonde prédéterminée et détermine l'amplitude des dites vibrations d'onde stationnaire de manière à définir le taux d'allongement de la bande métallique d'après les valeurs de l'amplitude et de la longueur d* onde . ÎO 2,- Un appareil pour déterminer le taux d'allongement de bandes métalliques laminées par des cylindres caractérisé en ce qu'il comprend des moyens prévus à la sortie des cylindres de travail pour appliquer à force des vibrations d'onde stationnaire, ayant une longueur d'onde prédéterminée, à la bande métallique qui 15 circule, dans la direction de son épaisseur, des moyens pour déterminer l'amplitude des vibrations d'onde stationnaire auxquelles la bande métallique qui circule est soumise et des moyens pour calculer le taux d'allongement de la bande métallique à partir de 1* amplitude déterminée et de la longueur d'onde donnée des dites 20 vibrations d'onde stationnaire. 3.- Un appareil pour déterminer le taux d'allongement de bandes métalliques avant qu'elles soient enroulées sur un disposi*» tif de reprise après qu'elles aient été laminées par des cylindres de travail caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour appli» 25 quer à force entre les cylindres de travail et le dispositif de reprise des vibrations ayant des fréquences prédéterminées à une bande métallique qui défile, dans la direction de son épaisseur, des moyens pour limiter la portée des vibrations engendrées par les dits moyens à une partie déterminée de la bande métallique 30 selon sa direction longitudinale, des moyens pour contrôler les vibrations de la bande métallique de manière à ce qu'elles soient substantiellement sous la forme d'onde stationnaire ayant une longueur d'onde donnée, des noyens pour déterminer l'amplitude des vibrations d'onde stationnaire dans la bande métallique et des 35 moyens pour calculer le taux d'allongement de la bande métallique à partir de la réception des signaux représentant la dite amplitude émis par les dits moyens de détermination de l'amplitude. 4.- Un appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce 69 22897 8 2012824 que les moyens pour appliquer à force les vibrations sont constitués par une paire de dispositifs de soufflage disposés sur les faces opposées de la bande métallique de manière à se faire face et conçus de manière à éjecter à tour de rôle un gaz vers la bande 5 métallique. 5.- Un appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens pour appliquer à force les vibrations sont constitués par une paire de dispositifs électromagnétiques positionnés sur les faces opposées de la bande métallique de manière à se faire 10 face et conçus de manière à appliquer une force électromagnétique à la bande métallique» 6.- Un appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens pour limiter la portée des vibrations sont constitués par deux paires de cylindres montés avec un espacement déter- 15 miné de manière à maintenir entre eux la bande métallique. 7.- Un appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens pour déterminer 1 * amplitude comprennent une pluralité de détecteurs selon la direction transversale de la bande» 8.™ Un appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce 20 que les moyens pour déterminer l'amplitude sont constitués par une source lumineuse qui projette des rayons sur la bande et pax une paire de convertisseurs photo-électriques disposés pour recevoir les rayons lumineux réfléchis par la dite bande pour engendrer un signal électrique. 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