Brevet FR2031585A1 — publié le 19701120

Ii*invention concerne un procédé visant à commander un laminoir par ordinateur, dans lequel on divise en plusieurs groupes les paramètres de fonctionnement du laminoir et on corrige par des équations primaires l'écart du paramètre relativement 5 à une valeur moyenne dans chaque groupe de manière à obtenir une commande rapide et correcte du laminoir. Antérieurement, on employait généralement un procédé de commande d'un laminoir selon une courbe de puissance. Dans ce procédé, pour tracer une courbe représentant 10 la puissance nécessaire pour réduire un bloom d'acier au calibre désiré, on utilise des données de laminage de manière à distribuer convenablement la puissance d'entraînement à des cages respectives d'un laminoir en tandem, compte tenu de la eapacité des moteurs d'entraînement des eages respectives. Après avoir distri-15 bué de cette manière la force motrice entre diverses cages, on détermine alors le calibre de tôle de sortie de chaque cage d'après une courbe de puissance représentée par la figure 1. Une fois le calibre déterminé, on peut déterminer dans des conditions fixes la vitesse volumétrique ainsi que la vitesse de laminage 20 de ehaque cage et on peut calculer la charge de laminage d'après le calibre et la vitesse. Ainsi par exemple, sjÀ'on appelle Sr la valeur de consigne d'un interstice de cylindres, h le calibre de sortie de la tôle, P la charge de laminage, M la rigidité du laminoir (constante de proportionnalité représentant la propor-25 tion de l'accroissement de l'interstice de cylindres causé par la charge de laminage, lorsqu'on suppose que le laminoir comprend un système à ressorts), la valeur de consigne, du vissage de chaque cage peut être exprimée par l'équation : Sr « h - P/M 50 II est ainsi possible de déterminer la valeur de consigne de l'interstice de cylindres de chaque cage, en soustrayant du calibre de sortie l'incrément d'interstiee des cylindres. Ce procédé est caractérisé par le fait que lorsqu'on programme un plan d'échelonnement approprié pour chaque calibre 35 laminé par le laminoir, on peut obtenir en valeur absolue la charge de laminage, la puissance d'entraînement, le calibre à chaque cage, la vitesse de laminage, etc.. Toutefois, étant donné qu'il est nécessaire de déterminer individuellan ent des valeurs absolues de l'interstice de 7006170 2 2031585 cylindres et de la vitesse des cylindres pour chacun des différents calibres, les équations de calcul sont très compliquées. D'autre part, avec des équations simplifiées, l'exactitude de l'opération ne peut pas être assurée. 5 Outre la méthode de la courbe de puissance décrite ci-dessus, on a proposé diverses autres méthodes. Dans l'une de ces méthodes antérieures, on détermine indépendamment les valeurs absolues de la puissance de laminage et de la charge de laminage pour chaque dimension du produit afin de déterminer les valeurs de 10 consigne voulues d'un laminoir. De cette manière, il faut des calculs précis et compliqués pour les méthodes usuelles car selon celles-ci, il est nécessaire d'obtenir les valeurs absolues de la puissance de laminage et de la puissance d'entraînement. En conséquence, les calculs en 15 service sont extrêmement compliqués aussi. C'est pourquoi l'un des buts de l'invention est de fournir un procédé nouveau de commande de laminoir par ordinateur qui permette de maintenir facilement et rapidement les paramètres de fonctionnement du laminoir selon des équations linéaires sans que 20 cela nécessite de calculs compliqués. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé perfectionné de commande de laminoir par ordinateur qui permette non seulement de prérégler le laminoir pour fabriquer un produit désiré mais aussi de corriger dynamiquement les valeurs préréglées 25 pendant le fonctionnement. Selon l'invention, on peut atteindre les buts ci-dessus grâce à un procédé nouveau de commande par ordinateur dans lequel on divise divers paramètres de fonctionnement du laminoir, en un certain nombre de groupes et on utilise l'écart du paramètre 30 relativement à la valeur moyenne dans chaque groupe pour corriger le fonctionnement du laminoir. On calcule l'écart selon des équations linéaires pour augmenter la précision et la vitesse de calcul. On comprendra plus complètement l'invention grâce à la 35 description suivante considérée parallèlement au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est un graphique d'une courbe de puissance servant à expliquer un procédé usuel de détermination du 7006170 3 2031585 calibre des tôles à la sortie de chaque cage de laminoir, et - la figure 2 est un schéma d'un laminoir à chaud en tandem à six cages servant à la mise en oeuvre de l'invention. On considérera maintenant la figure 2 ; elle repré-5 sente un laminoir à chaud en tandem à six cages comprenant un train dégrossisseur final 12, une cellule piézoélectrique 2 montée sur le train dégrossisseur 12, un dispositif de mesure de température 13, une série de cages finisseuses 5 comprenant six cages 6 à 11. Quand on prérègle un laminoir, il faut régler d'abord 10 l'interstice des cylindres et la vitesse des cylindres à chaque cage. Le régLage de l'interstice des cylindres est déterminé en fonction du calibre de la tôle, de la charge de laminoir et de la rigidité de la cage particulière. Si l'on appelle h le calibre de la tôle à la sortie 15 entre les cylindres, i le nombre de cages du laminoir finisseur, Sr la valeur de consigne de l'interstice des cylindres, P la charge de laminage et M la rigidité du laminoir, on obtient la relation suivante : + P±/M (1) 20 On peut déterminer la vitesse des cylindres en sup posant que la vitesse volumétrique est constante. Donc : Vi = U (2) v étant la vitesse de la matière et U la vitesse volumétrique. Gomme on le comprend par les équations 1 et 2, pour 25 déterminer les paramètres de fonctionnement d'un laminoir, il est nécessaire de déterminer le calibre de la tôle, la charge de laminage et la rigidité de chaque cage de laminoir. Selon l'invention, on détermine ces paramètres de la façon suivante : 30 Si l'on suppose que le calibre du produit est hg, les valeurs moyennes suivantes sont spécifiées pour obtenir un calibre proche de la valeur de consigne : calibre de la tôle aux cages respectives 35 charge aux cages respectives température aux cages respectives vitesse des cylindres aux cages respectives hki 1 = 1 /~v/ 6 Pki i = 1 /rv/" 6 i = 1 r\f 6 \i 1 = 1 ^ 6 7006170 4 203158 S interstice de consigne aux cages Srki i ■ 1 f\f 6 respective puissance pour les cages respec- ^ki i » 1 /V 6 tives 5 largeur moyenne de la plaque B^ équivalent en carbone des composés contribuant à la résistance moyenne à la déformation de la matière (Cm) GTk 10 rigidité du laminoir, fonction de la largeur de la matière M * M (B) épaisseur du produit fini hg équivalent en carbone du produit fini Cj 15 température de finissage ïg largeur de la matière B _ Les écarts relativement à ces valeurs moyennes sont donc s = h6 "* kfcô ^ CT " ct " C5«]c (4) to £^ï6 - T6 - Iks (5) b - B/Bfc (6) Bien qu'il soit nécessaire de faire varier le plus d'échelonnement de laminage des eages respectives en fonction de ces écarts relativement à la valeur moyenne, représentés par les 25 équations (3), (4), (5) et (6), ees variations peuvent être considérées comme- de petites variations autour de valeurs moyennes que l'on peut déterminer selon des graphiques de relation linéaire. far suite, on a les relations suivantes ; calibre de tôle à chaque cage 50 hj = ly + température à chaque cage Ti - \± +««6ikI6 (8) vitesse des cylindre à chaque cage Vi 52 Vki +V4i&h6 +*¥8i&T6 ^ 35 II est facile de déterminer le calibre des tôles, la température de la matière et la vitesse des cylindres par les équations (7), (8) et (9). 7006170 5 2031585 25 30 Sur la base de l'épaisseur de tôle et de la température ainsi obtenues, on peut obtenir la charge et lg. puissance à chaque cage, par les équations suivantes : charge de laminage à chaque cage Pi * ^ki + V3iA.ll6 + °( 7i &T6 +(^lli# ^ CaP x b (10) puissance à chaque cage HPj, * +V5iZill6 + ^ 9i & T6 I2i ^ X b (11) 10 De cette manière, l'équation (7) donne le calibre de tôle à chaque cage et l'équation (10) donne la charge de laminage à chaque cagea En outre, la rigidité du laminoir est déterminée par l'expérience ou le calcul théorique en fonction de la largeur de la matière : 15 K « M ( B) (12) Ainsi, en substituant ces équations dans l'équation (1), on peut facilement déterminer la valeur de consigne de l'interstice des cylindres à chaque cage» Sr « hj, - 2° " V + + A b/M - Srki + «Vli* A *6 - (f 3i û H6 + ^71 A I6 + cy-m» A ci) x b/M (13) Bien que l'on puisse déterminer la vitesse des cylindres par l'équation (9) il est nécessaire de dériver l'équation (9) pour satisfaire la condition de vitesse volumétrique constante. Comme le montrent les équations (9) et (13), l'invention est caractérisée par le fait que l'on obtient aussi bien la valeur de consigne de l'interstice de cylindres Sr.^ que la vitesse des cylindres en ajoutant à des valeurs moyennes V ) des valeurs de correction linéaire causées par de petites variations etc.) de sorte que même quand la détermi-nation du facteur de correction C 9^) n'est pas absolument correcte, le plan d'échelonnement obtenu finalement est extrêmement exact. Etant donné que les données utilisées pour obtenir les valeurs moyennes de Srv. et V sont données par l'analyse de la icx ici 7006170 6 2031585 théorie du laminage et du fonctionnement réel du laminoir considéré* elles sont extrêmement exactes. Pour diviser tous les paramètres en plusieurs groupes et déterminer les groupes dont il faut fixer les valeurs moyennes, 5 il est nécessaire de respecter certaines conditions. Un trop petit nombre de groupes dont il faut fixer les valeurs moyennes entraîne tin accroissement de la largeur des sections qu'il est nécessaire de corriger linéairement de sorte que le résultat du calcul n'est pas exact à moins que la valeur du facteur de correc-10 tion ne soit suffisamment exacte. D'autre part, un trop grand nombre de groupes dont il faut fixer les valeurs moyennes a pour effet qu'une correction linéaire adéquate est difficile. Pour cette raison, le nombre des groupes doit être minimal du moment que l'on peut assurer une 15 correction linéaire exacte. Dans ces conditions, une fois qu'un plan de passes a été déterminé pour un produit de dimension particulière conformément aux équations (3) à (13) ci-dessus, il est possible d'obtenir le résultat du calcul arec une grande exactitude par une méthode facile telle que le calcul linéaire. 20 Le diagramme suivant illustre un schéma de calcul et de commande d'un laminoir lorsqu'on applique effectivement l'invention pour prérégler celui-ci. 7006170 7 / 2031585 entree Ecriture de la spécification du produit (hg, Tg, composition) Ecriture de la spécification du produit Dérivation des valeurs moyennes ^i» Tkif Pki' Yki' °ïki» ^ki' i « 1 cJ 6, les plus proch.es du calibre hg des tôles, tirées de mémoires Extraction des valeurs moyennes Calcul des écarts relativement à la valeur moyenne Ah6 " & °T -- b - B/Bk h6 ~ *k6 °Tk " °Tk *6 - ^6 Calcul des écarts a Correction des écarts *i - ^ki + «Ku- Ti " Tki + ^2i* & k6 + °^6i &T6 + ^tOi*^0 (B ï ki +o^ 3i* û ^6 + n^i " ^ki + 51 A. h6 + 9i* A T6 + o( 12i* & X 13 M -^13B + ^h Calcul des corrections srI - - vM N1 - Vérifier si les valeurs de i' HPj_, Vif etc. sont Son raisonnables ou non Sortie!' Oui j» P^éréglage 3aïeuler 9®. nouveau h. , V, et X X Ï4 7006170 8 2031585 On. effectue ce préréglage à la position 1 indiquée sur la figure 2, c'est-à-dire avant que la matière ne sorte du train dégrossisseur, d'après une carte spécifiant l'opération de laminage. 5 Outre ce prérégLage, l'invention est aussi applicable à la commande dynamique de correction de l'erreur du préréglage pendant l'opération de laminage. Voici l'une de ees applications au laminoir représenté par la figure 2. Bien qu'il existe plusieurs méthodes de commande dyna-10 mique, dans un exemple où l'on utilise le schéma de préréglage ci-dessus, après achèvement du préréglage, on mesure le calibre et la température de la tôle à la sortie de la passe finale du train dégrossisseur et on utilise les informations concernant ces paramètres mesurés pour corriger la valeur du préréglage précédent. 15 Voici les détails du fonctionnement de l'invention, appliquée à cette commande dynamique. Premièrement, on mesure directement ou indirectement la température et le calibre de la tôle à la sortie du train dégrossisseur au moyen d'une jauge non représentée et du thermomètre 13 in-20 diqué sur la figure 2. En outre, on mesure la charge de laminage de la cage finale du train dégrossisseur au moyen de la cellule piézoélectrique 2. On peut aussi calculer le calibre de la tôle d'après la sortie de la cellule 2, selon l'équation (1), auquel cas on modifie l'équation comme suit : 25 ho - 3„ + VMa (H) Si l'on appelle la température de la matière, hfco la valeur moyenne (valeur de référence) du calibre de la tôle à l'entrée des cages finisseuse» et la valeur moyenne de la matière à la sortie du train dégrossisseur, leurs écarts s'expri-30 ment par * ho = ho " "ko (15> ^ ~ TH1C (16) Dans ce cas, on corrige à l'avance la valeur du préréglage calculé précédemment en distribuant l'erreur du calibre de 35 tôle exprimée par l'équation (15) entre diverses cages du train finisseur et en prévoyant les variations d® la chute de température aux cages respectives du train finisseur, causées par l'erreur dans la température de la matière à la sortie du train dégrossisseur. 7006170 9 2031585 15 Plus particulièrement ^ hi * P 1i -A h0 + (3 2i û TR h Tl'Ç>3±hho+Ç> A±&TR (18) û Pi « f 5i û ho + P» 6i 1\ T: R (19) et par conséquent ûTi-P7iûho+P8iûTR ÛSr± - A - AVE (21> De cette manière, les équations (20) et (21) donnent la valeur de correction pour la valeur préréglée de sorte qu'il est possible de calculer et de régler l'écart relativement à la valeur moyenne par une correction linéaire. On effectue un changement dynamique du préréglage quand 1Textrémité antérieure de la matière arrive au point 4 indiqué sur la figure 2 ; le calcul et la commande de la commande dynamique peuvent être récapitulée comme suit : 7006170 10 2031585 Exemple de commande dynamique la température ®Rde la matière est mesurée au point 3 de la figure 2 ; la charge de laminage Pj, et l'interstice S des cylindres sont mesurés au point 2, figure 2. Mesure des paramètres de laminage Calctil du calibre à l'entrée du trainfinisseur , - Sr0 + Calcul de l'écart du calibre à L'entrée du train finisseur et de l'écart de la température du train dégrossisseur A * ^o "* ^ko & Tb * ~ Calcul des écarts T -R RK Calcul des valeurs de correction -011**0 +P2iû3?p P;5i*ho + ^41 R âPi -P5i^h0 +^6i^TS ûv± - pu * P8i ^ fcSr.-ôA. -ÛP,/^ Ci^i Calcul des valeurs de correction Correction des valetirs préré- glées SrPi et ïtp;l Sri « SrP± + ASr± Ni » hp± + Correction des valeurs préréglées Y Sortie 7006170 n 2031585 Comme on 1*a indiqué plus haut, selon l'invention, étant donné qu'il est possible d'obtenir et de corriger facilement des équations, l'invention peut s'appliquer non seulement au pré-régLage et à la commande dynamique de laminoirs mais encore à la 5 commande par ordinateur de divers laminoirs tels que les laminoirs à blooms, les laminoirs à brames, les laminoirs à froid en tandem, les laminoirs à froid réversibles, les laminoirs d'écrouissage etc.. En outre, étant donné que toutes les commandes s'effectuent selon des équations primaires, il est possible de calculer ën peu 10 de temps de sorte que l'invention convient très bien à la commande par ordinateur en ligne. On calcule la valeur moyenne (valeur de référence) de chaque groupe de paramètres de fonctionnement du laminoir selon des équations primaires simples pour corriger des écarts seulement de sorte que 1* on obtient une commande exacte du 15 laminoir avec une précision élevée. On a représenté et décrit l'invention à propos d'un mode d'exécution préférentiel mais de nombreuses variantes apparaîtront à 1T homme de l'art et restent comprises dans l'invention. 7006170 12 2031585 - BEVEHDIC ATI(MS - 1.- Un procédé de commande d'un laminoir par ordinateur, caractérisé par le fait que l'on divise les paramètres de fonctionnement du laminoir en plusieurs groupes, que l'on prédé- 5 termine la valeur moyenne (ou valeur de référence) de chaque groupe et que l'on corrige l'écart de ces paramètres relativement à la valeur moyenne selon des équations linéaires. 2.- Un procédé de commande d'un laminoir par ordinateur caractérisé par le fait que l'on divise les paramètres de 10 fonctionnement du laminoir en plusieurs groupes, que l'on prédétermine la valeur moyenne (ou valeur de référence) de chaque groupe et que l'on corrige l'écart de ces paramètres relativement à la valeur moyenne selon des équations linéaires pour prérégler le laminoir de manière à obtenir un produit prédéterminé. 15 3.- Un procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on mesure pendant le fonctionnement du laminoir des paramètres de fonctionnement du laminoir tels que le calibre de la tôle, la température de la matière, la charge de laminage etc., que l'on détermine les écarts de ces paramètres relative- 2 0 ment à une valeur moyenne (ou valeur de référence) ou à une valeur prédéterminée pour prérégler le laminoir et corriger dynamiquement la valeur initiale de préréglage pendant le fonctionnement du laminoir.