Brevet FR2018041A1 — publié le 19700529

La présente invention concerne un dispositif pour régler l'épaisseur de la bande dans une cage de laminoir mise en précontrainte par des moyens hydrauliques, On connatt une série de procédés pour régler l'épaisseur de la bande, qui diffèrent principalement entre eux par le mode de captage de la valeur instantanée ou réelle et par la nature de l'organe de réglage. Ces deux caractéristiques principales sont aussi déterminantes pour la qualité du réglage. les systèmes les plus simples recueillent la valeur instantanée par des mesures continues de l'épaisseur de la bande à la sortie de la cage de laminoir. Comme les points de mesure ne peuvent pas être disposés directement à l'emprise, et cela pour des raisons constructives, le transport requis de la bande entre le point de réglage (emprise) et le point de mesure donne lieu à un retard. Du point de vue de la technique du réglage, ce temps de transport représente un véritable temps mort, qui influence la qualité du réglage d'une manière défavorable. D'autres procédés connus éliminent ce temps mort, en calculant la valeur instantanée indirectement à partir de grandeurs mesurables dans l'emprise (brevets pris en Grande-Bretagne sous les Nos 681.373 et 692o297). Ces procédés partent du fait que l'effort de laminage est proportionnel à la différence entre la hauteur de l'emprise à l'état non sollicité de la cage de laminoir et l'épaisseur du produit en laminage. Le facteur de proportionnalité représente le module d'élasticité de la cage de laminoir, y compris les cylindres. L'effort de laminage est mesuré à l'aide de dynamomètres entre les allonges et les empoises des cylindres supérieurs, tandis que la position des allonges fournit continuellement une mesure pour l'emprise pour un effort de laminage zéro.Ce mode de captage de la valeur instantanée est entravé par diverses influences perturbatrices, dont les principales sont des non-linéarités dans la déformation de la cage de laminoir, des faux-ronds des cylindres, et des influences thermiques agissant sur des éléments de la cage, Au total, le captage indirect de la valeur instantanée exige une mobilisation très importante de moyens techniquesO les procédés mentionnés jusqu'ici n'exigent pas une construction particulière des cages.Pour la suppression des différences qui se manifestent entre l'épaisseur prescrite et l'épaisseur instantanée de la bande, on emploie différents or ganes de réglage individuellement ou en combinaison, On peut envisager à cette fin : l'ajustement par force motrice ou par voie hydraulique des cylindres supérieurs, la modification de la traction de la bande ou la modification de la vitesse des cy cylindres, D'autres procédés connus comportent l'emploi d'une cage de laminoir précontrainte (brevet de la République Fédérale d'Allemagne nO 102680570 ; modèle d'utilité République Fédérale d'Allemagne nO 1e958c812 ; "Sheet Metal Industries" juin 1995 ppO 460 à 4673. L'effort de précontrainte est engendré, dans ces cas, par des cylindres hydrauliques interposés entre la partie inférieure de la cage et l'empoise du cylindre d'appui inférieur, La distance entre les empoises des cylindres d'appui, et donc aussi l'emprise, peut être réglée à l'aide de pièces d'écartement, Au cours du laminage, l'effort de précontrainte est équilibré par les efforts de réaction du produit en laminage et des pièces d'écartement Pour éviter des temps morts, les dispositifs de réglage d'épaisseur fonctionnent, dans ces cages, avec captage indirect de la valeur instantanée de l'épaisseur de la bande à partir des mesures d'efforts et de courses de serrage0 L'effort de précontrainte offre ici une possibilité supplémentaire d'influencer la hauteur de l'emprise. Cet effort est d'ailleurs utilisé presque exclusivement comme grandeur de réglage pour ces réglages. les organes de réglage hydraulique offrent, il est vrai, des avantages ; toutefois, le captage indirect de la valeur instantanée est sujet aux mêmes influences perturbatrices qu'avec les cages de laminoir classiques. l'invention envisage également une cage de laminoir précontrainte. On fait appel de préférence à une construction dans laquelle l'effort de précontrainte écarte les empoises des cylindres d'appui les unes des autres, et peut servir de grandeur pour le réglage précis de la hauteur de l'emprise. On obtient alors un avantage essentiel, à savoir que les dispositifs qui engendrent l'effort de précontrainte (des cylindres hydrauliques, par exemple), doivent ëtre calculés seulementpour des efforts qui correspondent à la variation maximale de l'effort de laminage s'exerçant au cours du laminage. les cages de laminoir de cette construction sont connues et ne font pas l'objet de la présente invention0 la présente invention repose sur l'idée qui consiste à renoncer au calcul complet de la valeur instantanée de l'em- prise (considérée comme l'équivalent de la valeur instantanée de l'épaisseur de la bande), donc, à limiter la méthode indirecte à certaines parties seulement de la cage, et à faire en sorte que le réglage de l'elfort, mis en jeu à cette fin, soit com pété, par l'adjonction d'un circuit de réglage monté en pa rallée, et dont le signal de réglage est recueilli à partir d'un appareil de mesure d'épaisseur0 l'effort de précontrainte sert de grandeur de réglage pour le maintien d'une épaisseur de bande affichée. I1 est vrai que, dans ce procédé, le temps mort n'est pas entièrement éliminé, comme c'est le cas lors du captage indirect de la valeur instantanée ; cependant, ses influences perturbatrices se manifestent en un nombre et en une intensité beaucoup moindres. De plus, l'appareillage requis est notablement moins important que dans la méthode indirecte intégrale.Comparativement aux procédés qui travaillent exclusivement avec une valeur d'épaisseur mesurée, le temps mort exerce une influence beaucoup moindre, étant donné qu'une partie de chaque écart d'épaisseur qui se manifeste est compensée par le réglage, exempt de temps mort, de l'effort0 l'invention est caractérisée en ce que, pour ajuster l'effort de précontrainte de la cage de laminoir, soit, la pression hydraulique, il est prévu un régulateur d'effort de réglage muni d'organes de réglage hydrauliques, auquel on applique une valeur de pression prescrite comprenant deux composantes, une composante étant dérivée de l'effort de laminage et l'autre de l'épaisseur de la bande sortante. le dessin annexé représente un exemple de réalisation particulier de l'invention0 la cage de laminoir est représentée dans cette figure d'une manière schématique, de telle façon que l'on aperçoit seulement la partie postérieure de la cage et du jeu de cylindres. Bar conséquent, on doit considérer que, à ltexception des cylindres, tous Is éléments de la cage et forces mentionnés dans la suite sont dédoublés et sont présents derrière la personne qui observe la figure. le cylindre d'appui inférieur 1 et le cylindre lamineur inférieur 2 sont montés dans des emploi ses 3 et 4, qui sont dotées ensemble d'une butée d'appui fixe dans la partie inférieure du montant 5. le cylindre d'appui supérieur 6 et le cylindre lamineur supérieur 7 sont montés dans les empoises 8 et 92 qui peuvent être déplacés verticalement à l'aide des vis 10 du dispositif de serrage du cylindre supérieur. Entre l'empoise 8 du cylindre d'appui supérieur et la vis 10, est interposé un dynamomètre 11 destiné à mesurer lefcrt de serrage PA, qui peut entre, par exemple, un capteur piézométrique, ainsi qu'il est connu en soi, La cage est mise en précontrainte avec la force PR à l'aide de cylindres hydrauliques 12 et 13, disposés entre les empoises 3 et 8 des cylindres d'appui.lans cet exemple, l'effort de précontrainte PR est de préférence converti, à partir de la pression hydraulique des cylindres de précontrainte, à l'aide d'un transducteur de mesure 14, en une grandeur électrique analogique. On peut aussi concevoir une mesure de l'effort effectuée entre les cylindres de précontrainte, d'une part, et, d'autre part, l'empoise du cylindre d'appui supérieur ou inférieur. I1 va de soi que les cylindres hydrauliques peuvent être remplacés par des systèmes de précontrainte mécaniques. La cage 15 exerce sur les cylindres une force de réaction Pw, égale et opposée à ce qu'il est convenu d'appeler "effort de laminage". Au cours du laminage, l'effort de serrage PA s'équilibre. avec l'effort PW et l'effort de précontrainte PR. On a donc la relation PA Pw +PR0 l'ensemble du réglage d'épaisseur peut se décomposer en substance en trois circuits de réglage : un circuit de réglage interne pour lteffort de précontrainte PR, constitué par le transducteur de mesure 14, le régulateur de la force réglante 16 et la servo-soupape 17. L'énergie hydraulique pour l'effort de précontrainte est fournie par un groupe hydraulique 18. L'effort de serrage PA constitue la grandeur réglée du second circuit de réglage, formé par le dynamomètre 11, le transducteur de mesure 19, la mémoire de valeur prescrite 20, le régleur d'épaisseur 21 et le circuit de réglage interne pour l'ef- fort de précontrainte PRO le troisième circuit de réglage est branché en parallele avec le second circuit et se compose de l'appareil de mesure d'épaisseur 22, du transducteur de mesure 23, du calculateur de correction 24, du régleur d'épaisseur 21, ainsi que du circuit de réglage interne pour l'effort de précontrainte PRO L adåonction du troisième circuit de réglage fait en sorte que l'épaisseur de la bande devient la grandeur réglée de l'ensemble du système0 La sortie du régleur d'épais-seur 21 fournit la valeur prescrite PR soll pour le circuit de réglage interne de l'effort de précontrainte PR , L'effort de précontrainte devient la grandeur de réglage pour le réglage de l'épaisseura Pour faciliter la compréhension, on considérera ci-après d'abord le mode d'action du réglage d'épaisseur sans le troisième circuit de réglage. Ceci équivaut à une limitation à l'effort de serrage PA en tant que grandeur réglée. Ce réglage a pour but de simuler un montant de cage 5 d'une rigidité infinie.Au cours du laminage, le montant de cagP est sollicité par l'effort de serrage PA. Dans ce cas, le montant considéré à partir du produit en laminage, est entièrement non constant , lorsque la sollicitation à laquelle il est soumis, et donc sa déformation, demeurent toujours constantes, en dépit des variations de Pwo De la relation PA = PW + PR il ressort que la somme PA demeure inchangée lorsqu'à une variation de PW correspond une variation égale, mais opposée de PR . le second circuit de réglage mentionné plus haut se c-l.rge de cette fonction comme suit :: Au début de la passe, on règle l'effort de précontrainte PR pour une valeur fixe, qui se situe de préférence en un point quelconque entre zéro et un maximum. On adopte de préférence la moitié de la valeur maximale de PR, afin de disposer ultérieurement d'une étendue de réglage égale vers le haut et vers le bas. La bande est tirée dans la cage ainsi mise en précontrainte0 Dans ce cas, en ajustant la vis de serrage 10 à l'aide d'un moteur, on détermine une emprise permettant d'obtenir l'épaisseur voulue de la bande. L'écart de l'épaisseur de la bande par rapport à sa valeur prescrite peut être lu sur l'é- chelle de l'appareil de mesure d'épaisseur 22.Pour des dimensions et caractéristiques données du produit à laminer entrant 15, il faut qu'il y ait un effort de laminage, et donc aussi une force de réaction PW correspondant, exactement déterminés, pour réduire l'épaisseur d'entrée à l'épaisseur prescrite de la bande sortante. Etant donné que, conformément à ce qui a été admis, l'effort de précontrainte PR est réglé pour une valeur constante pendant ce processus, l'effort de serrage PÀ ne peut présenter qu'une seule valeur, qui est fonction de l'amincissement, L'effort de serrage FA est mesuré d'une manière continue et, après conversion en une grandeur électrique analogique, stockée dans la mémoire de valeur prescrite 20.A la fin de l'introduction, lorsque tous les paramètres de laminage,en particulier l'épaisseur de sortie, ont été correctement ajustés, un ordre de mémorisation fixe la valeur mesurée en dernier lieu de la force de serrage, en tant que valeur prescrite Pb soll de cette dernière, L'ordre de mémorisation est de préférence recueilli à partir de la commande de la cage, par exemple à partir de la commutation "entrée"-"marche". L'ordre de mémorisation peut aussi être subordonné à l'obtention d'une vitesse de laminage déterminée,- supérieure à la vitesse d'entrée. A l'ordre de mémorisation est d'autre part couplé le déclenchement du réglage pour FA = constant. Par suite, aucune valeur fixe n'est plus affichée pour FR soll pendant la suite de la passe, mais bien une grandeur électrique , qui apparatt à la sortie du régleur d'épaisseur 21.Grâce à la comparaison permanente de la valeur prescrite et de la valeur instantanée de la force de serrage A à l'entrée du régleur d'épaisseur, il apparatt à la sortie de ce dernier exactement la valeur prescrite PR soll pour la grandeur de réglage, que cette dernière doit présenter pour que, l'effort de laminage étant variable, l'effort de serrage soit maintenu à la valeur FA soîl constante. I1 s'ensuit qu'en l'absence du troisième circuit de réglage, non encore décrit jusqu'ici, le régleur d'épaisseur 21 aurait seulement la fonction d'un régulateur pour l'effort de serrage FA . Grâce à la comparaison valeur prescrite-valeur instantanée de PR et à la fixation des limites de réglage de la servo-soupape 17, le circuit de réglage interne pour la grandeur de réglage PR fait en sorte que cette grandeur est asservie à la valeur prescrite affichée par le régleur d'épaisseur. les circuits de réglage de l'invention décrits jus qusici peuvent être réalisés invariablement sans temps morts. GrâCe à leur adoption, la déformation élastique du montant de cage, en tant que cause d'écarts d'épaisseur par rapport à la valeur prescrite de la bande sortante, est complètement éliminée de la manière décrite ci-dessusO Or, grâce à diverses études et publications (par exemple "Stahl und Eisen" 86, 1966, nO 20, pp 1273 à 1284, études concernant la construction de cages de laminoir quarto à eau froide" , on sait que l'allongement élastique vertical de la cage se répartit pour un tiers sur le montant et pour deux tiers sur l'empoise.Il s'ensuit qu'en éliminant la déformation du montant, on ne peut contrSlev gu'une partie des causes des défauts d'épaisseur, tandis que le défaut résiduel dû à la déformation des cylindres, des coussinets, etc.., demeure non affecté. La compensation de ces défauts résiduels incombe au troisième circuit de réglage, branché en parallèle avec le circuit de réglage pour FA - constant, Pour comprendre le mode d'action de l'ensemble du système, il convient d'abandonner la notion auxiliaire, employée à ce jour, du réglage à effort-de serrage FA constant. En effet, l'apparition d'un défaut résiduel ne signifie rien d'autre que le fait que la variation, produite par le réglage FA = constant, de la force de réglage n'a pas suffi pour compenser complètement l'écart d'épaisseur.Le troisième circuit de réglage doit donc effectuer une variation supplémentaire de la force de réglage, à la suite de quoi on renonce sciemment à la condition PA = constant. A cette fin , l'écart (résiduel) de la valeur prescrite de l'épaisseur de la bande est mesuré continuellement par l'appareil de mesure d'épaisseur 22 et converti par le transducteur de mesure 23 en un signal électrique analogique Ce signal est appliqué au calculateur de correction 24-p dont 1a sortie est raccordée au comparateur du régleur d'épaisseur 21o Par conséquent, le régleur a'épaisseur modifie la valeur prescrite de la force de réglage FR de telle manière que le défaut résiduel de l'épaisseur de la bande est également compensé, Le temps mort présent dans l'organe de mesure du troisième circuit de reglage exige des mesures de stabilisation particulières. lie temps mort étant ponction de la vitesse de laminage , il n'est pas judicieux de stabiliser le circuit de réglage uniquement moyennant un câblage fixe du régleur d'épais- seur 21o Une qualité maximale du réglage ne peut être obtenue que par une adaptation automatique de l'amplification du circuit de réglage à la vitesse CeSte tâçhe est confiée au calculateur de correction 24.C'est dans ce calculateur que le signal analogique de l'écart de la valeur prescrite de l'épaisseur de la bande est combiné avec la vitesse de laminage de telle manière que l'amplification du circuit augmente avec la vitesse de la minage .La combinaison peut concerner le coefficient d'action proportionnelle K (comparer DIN 19o226) et/ou le coefficient p d'action par intégration K. du régleur d'épaisseur 210 Dans un but de simplification, l'exemple de réalisation représenté sur le dessin est dessiné de telle manière que K p et ksi soient tous deux influencés par la combinaisonO A titre de combinaison, on peut adopter, par exemple, une multiplication du signal analogique de l'écart de la valeur prescrite par le signal analogique de la valeur instantanée de la vitesse de laminages On ne dispose pas d'espace important à volonté, entre les empoises, pour les cylindres hydrauliques 12 et 13. Pour cette raison, l'étendue de réglage de PR est limitée, de sorte que, dans les cas extrêmes, celle-ci ne suffit pas pour corriger un écart de la valeur prescrite de l'épaisseur de la bande Par conséquent, et suivant une autre particularité de l'invention, le point de fonctionnement pour la force de réglage est ajusté, à la suite d'un ajustement automatique de la vis de serrage 10, lorsque PR se rapproche des limites zéro ou PR mar de l'étendue de réglage. le système d'ajustement du point de fonctionnement 26 reçoit alors un signal du système de contrôle de la force réglante 25, et détermine, par l'intermédiaire du dispositif de serrage 27 du cylindre supérieur, une rotation des vis de serrage lOo Pendant l'opération de réglage, le régleur d'épaisseur est bloqué , la mémoire de valeur prescrite 20 est accessible en vue de la mémorisation d'une nouvelle valeur PA et la force réglante est ajustée dans le sens du milieu de l'étendue de réglage. le dispositif de serrage 27 du cylindre supérieur est établi d'une manière connue en soi et comprend,par exemple, un système électrique de commande ou de réglage, un moteur d'entraînement et une transmission accouplée à la vis 10. Tout en étant appliqué de préférence à la cage de laminoir précontrainte, schématisée sur le dessin, le procédé pour le réglage de l'épaisseur de la bande n'est pas limité à cette construction. On connaît, par exemple, une cage de laminoir précontrainte, pour laquelle l'effort de précontrainte est engendré entre chacune des empoises du cylindre d'appui inf-érieur et le montant de cage par un cylindre hydraulique et pour lequel les empoises des cylindres d'appui sont maintenues écartées les unes des autres par des pièces d'écartement0 les pièces d'écartement sont reliées à l'empoise du cylindre d'appui supérieur par un système à vis. L'emprise peut être ajustée par la rotation de ces vis, L'invention peut être applicable telle quelle à des cages de cette conception0 L'effort de précontrainte est constitué désormais par la sollicitation PA du montant de cage, tout en servant de la même façon de grandeur d'influence à circuit de réglage interne, la sollicitation des pièces d'écartement fournit la force PR . Le second circuit de réglage assure le réglage de PR = constant. Le troisième circuit de réglage, branché en parallèle, opère une large variation de la grandeur réglante FA pour la compensation de écart résiduel de la valeur prescrite0 RVENlI CAT IONS lo Dispositif pour le réglage de l'épaisseur de la bande dans une cage de laminoir mise en précontrainte par des moyens hydrauliques, caractérisé en ce que,pour ajuster l'ef- fort de précontrainte (PR) de la cage de laminoir (5), soit la pression hydraulique, il est prévu un régulateur de force de réglage (16) muni d'organes de réglage hydrauliques (12, 13,17, 18), auquel on applique une valeur de pression prescrite comprenant deux composantes, une composante étant dérivée de l'effort de laminage et autre de. l'épaisseur de la bande sortante. .2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, pour recueillir la composante, dérivée de l'effort de laminage, de la valeur prescrite, il est prévu un dynamomètre (11) interposé entre la vis de serrage (10) et l'empoise (8), un transducteur de mesure (19) et une mémoire (20) servant de transmetteur de valeur prescrite, tandis que, pour recueillir la composante dérivée de l'épaisseur de la bande, il est prévu un appareil de mesure de l'épaisseur (22) qui relève directement l'écart de la valeur prescrite, ainsi qu'un calculateur de correction (24) 30 Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en-ce que le calculateur de correction (24) est établi de telle manière que l'écart de la valeur prescrite, relevé par l'appareil de mesure de l'épaisseur (22), de l'épaisseur de la bande, est corrigé en fonction de la vitesse de la bande ou des conditions de stabilité qui en dépendent, et est appliqué à l'entrée à action proportionnelle et/ou à action d'intégration d'un régleur d'épaisseur (21) prévu en amont du régulateur de la force de réglage (16). 4. Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé par des systèmes qui, pendant le processus d'entrée, fournissent au régulateur de la force de réglage (16) une valeur prescrite fixe et qui branchent la mémoire (20), qui sert de transmetteur de valeur prescrite,directement au transducteur de mesure (19)en vue de l'introduction de la valeur prescrite,relevée à la fin du processus d'entrée, pour l'effort de serrage. 50 Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé par des dispositifs qui, après que la pression hydraulique a dépasse des valeurs limites fixes, actionnent le dispositif de serrage du cylindre supérieur jusqu'à ce que la pression hydraulique, et donc aussi l'effort de précontrainte, disposent à nouveau d'une certaine course de réglage0