Brevet FR2100785A1 — publié le 19720324

La présente invention concerne un procédé de contrôle de la marche d'un train de laminage à chaud continu et a plus particulièrement pour objet, un procédé de contrôle des accélérations dans un tel train de laminage, procédé suivant lequel 5 on contrôle la distance entre cylindres et la vitesse tangen-tielle des cylindres de chaque laminoir suivant un programme prédéterminé de façon à maintenir constante l'épaisseur des produits à leur sortie du train et à éviter tout laminage de produits hors cote pendant les périodes d'accélération de la 10 vitesse de laminage. Jusqu'ici, pour maintenir constante l'épaisseur des feuilles laminées, on a généralement utilisé un système de contrôle automatique de l'épaisseur représenté schématiquement sur la figure 1. Ainsi qu'on le voit sur cette figure, chacun 15 des laminoirs d'un train continu est pourvu de vis de pression S, d'un moteur électrique M actionnant ces vis et d'une cellule de charge, 1C, agissant en réponse à la charge, ou pression de laminage, du poste. Dans ce système, l'épaisseur de la feuille à sa sortie du dernier laminoir est mesurée par un 20 dispositif approprié, tel qu'une jauge d'épaisseur à rayons X et, par exemple, lorsque cette épaisseur a été amenée dans un intervalle prédéterminé, le procédé de réglage qui va être décrit ci-après est mis en oeuvre soit manuellement, soit sous la commande d'un calculateur électronique. Selon ce pro-25 cédé, l'épaisseur de la feuille laminée à sa sortie de chacun des laminoirs du train qui est équipé du système de contrôle classique de l'épaisseur connu sous l'appellation BISRA mis au point par la British Iron and Steel Research Association (c'est-à-dire normalement tous les postes de laminoirs du 50 train sauf le premier et le dernier) est calculée selon l'équation ci-dessous : h a S + (P - Po) / M dans laquelle : h est l'épaisseur de la feuille à la sortie du laminoir considéré 71 22337 2 2100785 - P est la pression de réglage des vis de pression, - Po est la pression de réglage initiale - M est la constante du laminoir, - S est la valeur de réglage de l'espace entre 5 cylindres du laminoir. Après quoi, lorsque, par suite de l'accélération de la vitesse de laminage, la température du métal laminé et la charge dans le laminoir varient, l'espace qui sépare les cylindres de ce laminoir est modifié en fonction des variations 10 de la pression exercée par les vis de pression suivant 1'équation ci-après : A S = - ZJ?/M ce qui a pour effet de maintenir constante l'épaisseur de la feuille à sa sortie du laminoir. 15 De plus, la variation de l'épaisseur de la feuille mesurée par la jauge à rayons ï est envoyée en rétroaction, au deuxième laminoir et aux suivants pour contrôler l'épaisseur de laminage. Toutefois, l'application de ce procédé antérieur basé 20 sur l'accélération de la vitesse de laminage présente de nombreux inconvénients. Par exemple, l'un de ces inconvénients provient du temps de retard introduit par le vissage ou le dévissage des vis de pression. Plus précisément, lorsque la vitesse de laminage augmente, du fait des variations de la 25 température et de la charge de laminage, les variations de la pression exercée par les vis de pression augmentent, de sorte qu'il est nécessaire de soulever ou d'abaisser rapidement ces vis après que le système de contrôle de l'épaisseur a détecté une variation de cette pression. Mais, comme la vitesse de 50 montée et de descente de ces vis est limitée, l'épaisseur d'une partie du produit laminé s'écarte de sa valeur de réglage si les vis de serrage ne sont soulevées ou abaissées qu'un certain temps après l'instant auquel la pression qu'elles exercent a varié. La longueur des parties du produit laminé dont l'épais-55 seur est de ce fait différente de celle désirée est propor- 71 22337 2100785 tionnée à l'accélération du train et constitue une perte de production substantielle. D'autre part, il se présente un autre inconvénient dû. à une compensation incomplète des variations de l'apaisseur de la pellicule d'huile. Plus précisément, 5 les variations de la vitesse tangentielle des cylindres et de la pression exercée par les vis de pression ont pour résultat une variation de l'épaisseur de la pellicule d'huile des portées des cylindres d'appui, ce qui a pour effet de faire varier la valeur de réglage de l'espace entre cylindres de travail. 10 Du fait que, dans le système de contrôle précédemment décrit, cette variation constitue la valeur de réglage de l'espace qui sépare les cylindres, elle est contrôlée de la même façon que la variation de la pression exercée par les vis de près.;'ion, c'est-a-dire que le réglage est effectué dans le sens inverse. 15 En d'autres termes, alors que l'épaisseur du produit laminé décroît en même temps que la largeur de l'espace entre cylindres du fait de l'accroissement de la pression exercée par les vis de pression, le système de contrôle antérieur juge que le produit est trop épais et commande une diminution de la largeur 20 de l'espace entre cylindres. Pour éviter cet inconvénient, il a. été proposé un perfectionnement suivant laquel une compensation de I'accélération du laminageest effectuée par une variation de l'espace entre cylindres effectuée en réponse aux variations de 25 la vitesse de laminage. Mais, du fait que cette solution n'est pas basée sur une appréciation d'ensemble de la situation faite par un calculateur électrique, elle ne permet pas d'éliminer les effets de la variation de l'épaisseur de la pellicule d'huile dans les portées des cylindres d'appui, variations 30 d'épaisseur qui sont provoquées par la nature dé l'acier en cours de laminage et l'épaisseur et la largeur de la bande à sa sortie du train. En l'absence d'un système classique de contrôle de l'épaisseur, l'épaisseur de la bande laminée varie comme l'indique le graphique de la figure 2 et cette bande -35 comporte des parties hors cote. Le grapnique de la figure 2 indique en microns les variations d'épaisseur d'une bande d'une épaisseur nominale de 1,55 mm et d'une largeur de 800 mm 2100785 p pendant une période d'accélération à 0,496 m/s . Par suite, l'un des objets de l'invention est un nouveau procédé de contrôle de la marche d'un train de laminage à chaud continu qui permet de maintenir l'épaisseur de 5 la bande laminée à une valeur prédéterminée lorsque la vitesse de laminage est accélérée. Un autre objet de l'invention est l'établissement d'un procédé nouveau et perfectionné de contrôle de la marche d'un train de laminage à chaud continu qui permet de diminuer 10 la quantité des produits hors cote par un contrôle de la distance entre cylindres des laminoirs et de la vitesse tangentielle de ces cylindres suivant un programme prédéterminé établi par un calculateur électronique qui calcule par anticipation les valeurs des divers facteurs qui varient à chaque 15 accélération de la vitesse de laminage. Le procédé de contrôle de la marche d'un train de laminage à chaud continu selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : calcul par anticipation et pour chaque laminoir du train des variations de 20 la pression exercée par les vis de pression, de la vitesse de sortie de la bande et de l'épaisseur de la pellicule d'huile dans les portées des cylindres d'appui au moment de l'accélération de la vitesse de laminage ; tabulation des largeurs des bandes laminées, des types et compostion des aciers suscep-25 tibles d'être laminés, des épaisseurs des bandes à l'entrée, des vitesses de laminage des bandes, des instants auxquels les accélérations commencent et des valeurs de ces accélérations suivant une pluralité de groupes ; calcul pour chacun de ces groupes et par un calculateur électronique associé à chaque 30 laminoir d'un programme de contrôle de 1*accélération qui satisfait à la condition que, à la sortie du laminoir, le produit du volume passant dans l'unité de temps par la vitesse de la bande soit constant ; et réglage de 1'éc^rtement et de la vitesse tangentielle des cylindres de chaque laminoir de façon 35 a maintenir constante la traction qui s'exerce sur la bande en cours de laminage entre les laminoirs successifs. . 71 22337 71 22337 5 2100785 La description qui va suivre, et les dessins annexés donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs feront mieux comprendre comment lîinvention peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est un schéma illustrant le système antérieur de contrôle automatique de l'épaisseur de laminage ; - la figure 2 est un graphique montrant les variations d'épaisseur de la bande laminée au cours d'une période d'accélération de la vitesse de laminage lorsqu'il n'est pas fait emploi du système de contrôle automatique de l'épaisseur de l'invention ; - la figure 5 est un schéma illustrant le système de contrôle utilisé pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention ; - la figure 4 est un graphique montrant la variation de l'espacement des cylindres pendant une période transitoire d'accélération ; et - la figure 5 est un graphique montrant les variations de la vitesse tangentielle des cylindres pendant une période transitoire d'accélération. Selon l'invention, les valeurs des diverses variables qui entrent en jeu, c'est-à-dire, de la largeur de la bande en fin de laminage, du type et de la composition de la matière laminée, l'épaisseur de la bande à l'entrée, les vitesses de laminage de la bande, les instants auxquels les accélérations commencent et les valeurs de ces accélérations, sont tabulées en une pluralité de gnupes et diverses combinaisons de ces groupes sont prises en considération pour la détermination des programmes de commande des accélérations. Chacun de ces programmes est établi comme suit. L'épaisseur de la bande à sa sortie de chaque laminoir est déterminée d'après "trois variables, savoir : a) la variation en fonction du temps de la pression exercée par les vis de pression due aux variations de la température et de la vitesse de laminage pendant la période d'accélération ; 71 22337 6 2100785 b) la variation en fonction du temps de la vitesse de la bande à sa sortie provenant de la variation du glissement en sens avant provoqué par la variation de la pression exercée par les vis de pression ; et 5 c) la variation en fonction du temps de l'épaisseur de la pellicule d'huile dans les portées des cylindres d'appui provoquée par les variations de la vitesse tangentielle des cylindres et de la pression exercée par les vis de pression. Les profils de variation en fonction du temps de l'espacement 10 des cylindres et de leur vitesse tangentielle qui satisfont à la condition que le produit du volume passant dans l'unité de temps par la vitesse de la bande laminée est constant à la sortie de chaque laminoir sont calculés à l'aide des équations suivantes : sij - " pol3 J ! "i3 - Citi Vi3 (t) = h4J (t) . V4j (t) . + f4J (t)_7 / £"lii3 (t) . (1 1- fi3 (t) J (2) lesquelles : est le temps, est l'écartement des cylindres, est l'épaisseur de la bande à la sortie du laminoir, est la pression exercée par les vis de pression, est la valeur de réglage de cette pression, est la constante du laminoir, est la somme des épaisseurs des pellicules d'huile du côté des cylindres de travail dans le cylindre d'appui supérieur et dans le cylindre d'appui inférieur, est la somme des épaisseurs de ces pellicules d'huile à l'instant du réglage de lapression exercée par les vis de pression, dans 20 t S h P Po 25 M é 30 & 71 22337 7 2100785 Y est la vitesse tangentielle des cylindres, f est le glissement en sens avant, i est'le nombre des laminoirs' du train, et j est le type du programme de réglage de l'accélération. 5 Ces valeurs des variations 'en fonction du temps de l'écartement du cylindre S.. (t) et les variations en fonction J du temps de la vitesse tangentielle des cylindres Y-. (t) sont J-tJ stockées dans un calculateur associé avec le train de laminage à chaud continu. 10 II y a lieu maintenant de se référer à la figure 3. Pour chaque matière laminée, il est utilisé la procédure de commande suivante. Les informations relatives à la largeur du produit fini, au type et à la composition de la matière laminée à l'épaisseur de la bande à sa sortie, a la vitesse de 15 laminage de la bande, à l'instant où commence l'accélération et à la valeur de cette accélération sont stockées dans un calculateur sous forme de données d'entrée lorsque la matière en cours de laminage passe dans le dernier laminoir du train dégrossisseur. L'appareillage de commande de l'accélération 20 détermine alors un programme particulieryd'accélération pour la matière particulière en cours de laminage, ce programme étant basé sur les éléments fournis par le calculateur, et un générateur de fonctions différentiel, reçoit de l'appareillage de commande des accélérations un profil d'accélération pour 25 chacun des laminoirs, choisit un groupe de données d'entrée et détermine les variations dans le temps de l'espacement des cylindres de chaque laminoir, les opérations de l'appareillage de commande de l'accélération et du générateur de fonctions différentiel fournissant les éléments pour la commande de la 30 variation de l'espacement et de la vitesse tangentielle des cylindres de chaque laminoir en fonction du profil de variation prescrit au début de l'opération de laminage de la matière. De la sorte un réglage anticipé dé l'espacement et de la vitesse tangentielle des cylindres est effectué pendant la période 35 d'accélération de la vitesse de laminage. EXEMPLE Les graphiques des figures 4 et'5 montrent respectivement les variations en fonction du temps de l'espacement 71 22337 8 2100785 et de la vitesse tangentielle du cylindre du septième laminoir d'un train soumis à un programme de commande de l'accélération dans les conditions ci-après : largeur de la bande de laminage 1,000 mm 5 type de l'acier Co 1 composition C : 0,06 $ ; Mn : 0,4-0 io épaisseur de la bande à l'entrée du train 50 mm épaisseur de la bande après laminage 1,2 mm vitesse de laminage (F7) 11,7 m/s 10 instant du début de l'accélération 5 s - l'instant zéro origine des temps est celui auquel le bord avant de la bande atteint un thermomètre placé du cSté sortie du laminoir finisseur - p 15 accélération 0,888 m/s Lorsque le procédé antérieur de commande est utilisé pendant l'accélération de la vitesse de laminage, procédé suivant lequel la vitesse de la bande en cours de laminage 20 est accélérée apr«s qu'elle est passée dans le laminoir finisseur, l'épaisseur de certaines parties de la bande laminée s'écarte de celle prescrite, alors que, selon l'invention, les variations de l'écartement et de la vitesse tangentielle des cylindres de chaque laminoir sont effectuées suivant un 25 programme de commande de l'accélération avant que cette bande n'atteigne le laminoir finisseur. Par suite, il est possible d'éliminer la fabrication de produits hors cote pendant le temps de retard introduit dans les opérations par le vissage et le dévissage des vis de 50 pression, production qui était inévitable avec le procédé de commande antérieur de l'accélération suivant lequel les variations de 1'écartewnent et de la vitesse tangentielle des cylindres de chaque laminoir sont effectuées en réponse aux variations de la pression exercée par les vis de pression, ce résul-55 tat étant obtenu en calculant par anticipation et pour chaque laminoir les variations en fonction du temps de cette pression dues aux variations de la température et de la vitesse de la 71 22337 9 2100785 minage de la matière qui se produisent à l'instant du commencement de l'accélération les variations en fonction du temps, de la vitesse de-sortie de la bande provoquée par les variations du glissement en sens avant dues aux variations de la pression 5 exercée par les vis de pression et les variations en fonction du temps de l'épaisseur de la pellicule d'huile dans les portées des cylindres d'appui, ce3 déterminations anticipées ayant pour but de maintenir constant le produit du volume de la matière passant dans l'unité de temps par la vitesse de son 10 laminage. De plus, et du fait que les variations en fonction du temps de l'apaisseur de la pellicule à'h.uile dans les portées des cylindres d'appui des laminoirs ont été prises en considération, le système de contrôle automatique de l'épaisseur 15 des produits laminés ne fonctionne pas à contretemps. Le procédé de l'invention permet donc un contrôle anticipé et parfait de l'épaisseur des produits laminés dans lequel des variations de la pression exercée par les vis de pression "sont aussi prises en considération. 20 L'invention est aussi applicable aux trains de lami nage à froid en marche continue. Dans ce cas, au moyen d'une anticipation des variations de la vitesse de laminage et de l'épaisseur des pellicules d'huiler-dans, les portées des cylindres d'appui, l'espacement et la vitesse tangentielle des 25 cylindres de chaque laminoir sontmodifiés suivant un profil dans le temps prédéterminé en vue d'éviter toute déviation d'épaisseur des bandes laminées par rapport à une épéisseur prédéterminée et d'éviter toute déviation des tractions de la bande entre laminoirs successifs par rapport à une valeur 30 prescrite de cette traction. 71 22337 10 2100785 MremiioiTioï Procédé de contrôle de la marche d'un train de laminage à chaud continu, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes : 5 - calcul par anticipation et pour chaque laminoir du train des variations de la pression exercée par les vis de pression, de la vitesse de sortie de la bande et de l'épaisseur de la pellicule d'huile dans les portées dea cylindres d'appui au moment de 1*accélération de la vitesse de 10 laminage ; - tabulation des largeurs des bandes laminées, des types et compositions des aciers susceptibles d*être laminés, des épaisseurs des bandes à l'entrée, des vitesses de laminage des bandes, des instants auxquels le3 accélérations commencent 15 et des valeurs de ces accélérations suivant une pluralité de groupes ; - calcul pour chacun de ces groupes et par un calculateur électronique associé à chaque laminoir d'un programme de contrôle de l'accélération qui satisfait à la condition 20 que, à la sortie du laminoir, le produit du volume passant dans l'unité de temps par la vitesse de la bande soit constant; et réglage de l'écartement et de la vitesse tangentielle des cylindres de chaque laminoir de façon à maintenir constante la traction qui s'exerce sur la bande en cours de laminage entre 25 les laminoirs successifs.