Brevet FR2102229A1 — publié le 19720407

i 2102229 La présente invention concerne un procédé et un appareil pour régler l'épaisseur à la sortie d'un laminoir à une ou plusieurs cages. Deux pro'cédés assez différents sont utilisés couramment 5 pour la commande de la réduction de l'épaisseur du métal dans un laminoir. L'un de ces procédés est le procédé à calcul de l'épaisseur qui"utilise la relation entre l'épaisseur du métal laminé à la sortie proportionnelle à la somme de l'ouverture entre les cylindres (quand aucun métal ne se trouve entre les cylindres.) et 10 de la force d'écartement exercée entre les cylindres de travail de'la cage. Ce procédé est décrit en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2.680.978. Un autre procédé pour la commande de la réduction du métal dans un laminoir est le procédé à "écoulement de masse" qui utilise la relation suivant laquelle le 15 volume de métal sortant des cylindres de travail d'une cage est égal au volume du métal entrant dans ces cylindres de travail, ce procédé étant décrit très en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2.851.911. Chacun de ces procédés de commande a été utilisé avec de 20 nombreuses variantes qui ont tendance à produire une commande complexe du laminage des métaux, par exemple de la façon décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3.332.263. Suivant ce dernier brevet, certaines hypothèses empiriques sont utilisées ' pour une commande automatique du laminage.des métaux dans un lami--25 noir à plusieurs cages commandé par des calculatrices, ces hypothèses étant basées sur les performances passées et en cours des facteurs électromécaniques impliqués pour obtenir un signal,parfois appelé signal d'erreur, utilisé pour corriger l'écart réel entre les cylindres de travail afin de compenser les variations 30 accidentelles qui autrement ne sont pas corrigées par la commande automatique. Dans tout procédé de laminage des métaux avec une grande précision,il est nécessaire aussi d'avoir une base de comparaison relative à l'épaisseur finale ou épaisseur de sortie du produit 35 laminé. Cette dimension est normalement établie par un appareil de mesure à rayons X à la sortie de la dernière cage du laminoir et la mesure établie par l'appareil de mesure à rayons X est normalement comparée à l'épaisseur réelle ou épaisseur finale du métal en fonction de l'épaisseur devant être obtenue. L'écart entre 40 l'épaisseur réelle et l'épaisseur désirée est habituellement 71 29119 2 2102229 appelé signal d'erreur, ce signal étant envoyé en réaction au styrène de commande pour compléter la modification nécessaire de l'écart entre les cylindres de travail de chaque cage. Autrement dit, aussi bien dans le cas du procédé à calcul de l'épais-5 seur que du procédé à écoulement de masse, une référence doit être établie relativement à la dimension réelle du produit final. Les systèmes automatiques de commande de l'épaisseur en utilisant le principe du calcul de l'épaisseur sont largement utilisés, l'épaisseur déterminée à la sortie de chaque cage étant 10 comparée à une épaisseur de référence pour cette cage pour obtenir des signaux de correction proportionnels à ces écarts de l'épaisseur. Comme il a été indiqué ci-dessus, le procédé à calcul de l'épaisseur détermine l'épaisseur en additionnant l'écart des cylindres non chargés SQ et la contrainte du laminoir F/M qui est 15 proportionnelle à la force agissant pour contraindre le laminoir (par l'intermédiaire de la pièce disposée entre ses cylindres) divisée par le module d'élasticité du laminoir. Ce procédé permet d'obtenir une mesure continue de l'épaisseur à la sortie de chaque cage. Cependant, comme il a été indiqué ci-dessus, il est 20 nécessaire de compenser certaines erreurs ou imprécisions qui ne sont pas indiquées par les déterminations de l'épaisseur. L'une ds ces imprécisions provient, par exemple du "film - ■ d'huile" augmentant dans les paliers des cylindres de travail. Une autre cause d'imprécision peut résulter des variations de la 25 température du fait de la conduction de chaleur vers et depuis les cylindres de travail par le métal laminé. Une autre cause d'incertitude peut résulter d'une détermination incorrecte du module du laminoir qui comporte plusieurs facteurs difficiles à calculer, parmi lesquels la largeur et l'épaisseur de la matiè-30 re et la résistance à la déformation de la matière. Comme il a été indiqué ci-dessus, certaines corrections ou compensations empiriques peuvent être utilisées pour ces imprécisions.Cependant, dans le cas de conditions de laminage variant largement,ces corrections empiriques ne sont pas suffisantes pour chaque condition 35 et pour toutes les conditions. De plus, le retard de transport inhérent aux corrections par mesure d'épaisseur aux rayons X normalement utilisée contribue à des imprécisions supplémentaires indésirables. La présente invention concerne un procédé et un appareil 40 pour commander avec précision les cylindres d'un laminoir. 71 29119 3 2102229 L'invention concerne plus particulièrement l'utilisation d'un signal de correction pour régler l'écart entre les cylindres de travail de chaque cage du laminoir, le signal étant dérivé % d'une comparaison entre l'épaisseur calculée à chaque cage et 5 l'épaisseur déterminée par l'écoulement de masse à cette cage,ce signal de correction ou d'erreur étant établi automatiquement périodiquement pendant le laminage de, chaque article laminé dans le laminoir, la durée de la période n'étant pas supérieure à quelques secondes, cette durée étant en partie déterminée d'après 10 l'inertie des mécanismes pour chaque cage du laminoir et d'après son fonctionnement programmé. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: 15 La figure 1 représente schématiquement deux cages intermé diaires d'un laminoir à plusieurs cages avec un système selon l'invention, ce système comportant des connexions de commande avec un dispositif de mesure de l'épaisseur à la sortie tel qu'un appareil de mesure d'épaisseur à rayons X; 20 la figure 2 montre le schéma général d'un procédé pour dé velopper un signal de correction en utilisant les méthodes analogiques ; la figure 3 est un schéma général analogue à celui de la figure 2 modifié pour utiliser des méthodes digitales, et 25 là figure 4 représente un système selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention pouvant être utilisé pour un laminoir a plusieurs cages quand le métal a atteint l'appareil de mesure d'épaisseur à rayons X par comparaison de la mesure de l'épaisseur par le procédé à écoulement de masse à l'épaisseur de 30 référence pour chaque cage. Comme il a été indiqué ci-dessus, suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2.851.911, le volume de métal sortant d'une cage de laminoir est égal au volume de métal arrivant à cette cage, et par suite dans un laminoir à plusieurs cages, si 35 la tension de la bande traversant le laminoir est nulle et si la bande circule librement, le volume de métal arrivant dans chaque cage ou sortant de cette cage du laminoir pendant une unité de temps est constant. De façon similaire, si la largeur de la bande reste constante, le produit de l'épaisseur de la bande arrivant 40 à la cage ou en sortant par la vitesse de la bande aussi est 71 2 4 2102224 constant. En conséquence, le produit de la vitesse de la bande à l'extrémité de sortie du laminoir par l'épaisseur de la bande finale est égal au 'produit de la vitesse de la bande arrivant dans une cage quelconque ou en sortant par l'épaisseur correspon-5 dante à la bande à cette cage. La figure 1 représente à titre d'exemple les cages intermédiaires II et III d'un laminoir et un appareil de mesure de l'épaisseur à rayons X à l'extrémité de sortie du laminoir traversé par une bande STP. Les éléments de la cage II et de la cage III 10 sont identiques, et de même les autres cages du laminoir peuvent aussi être identiques. Par exemple, dans le cas de la cage II la bande STP passe entre deux cylindres de travail WR1 et WR2, ces cylindres étant soutenus respectivement par des cylindres d'appui BRI et BR2. La force d'écartement des cylindres WR1 et WR2 exercée 15 par la bande STP est mesurée par une cellule de charge 20 et l'écart entre les cylindres peut être réglé par un dispositif de réglage à vis SDA. Un appareil pour la mesure de la vitesse de la bande 21, qui peut être un tachymètre (non représenté) ou un appareil de la mesure de la vitesse similaire à celui décrit dans 20 la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 45.136 du 26 décembre 1969,cédée à la demanderesse, est utilisé pour mesurer la vitesse de la bande STP à la sortie des cylindres de travail WR1 et WR2. Un appareil de mesure de la vitesse 39 similaire est utilisé pour mesurer la vitesse de la bande STP à la sortie du 25 laminoir, ce dispositif étant similaire à l'appareil de mesure 21 de la cage II et à l'appareil de mesure 31 de la cage III. Le système comporte aussi pour chaque cage une machine de calcul de l'épaisseur 23 pour la cage II et 33 pour la cage III, ces machines effectuant les calculs d'après la force à la-30 quelle est soumise la cage, mesurée par la cellule de charge associée, l'écart entre les cylindres non chargés WR1 et WR2 et la contrainte du laminoir, suivant le mode de mesure de l'épaisseur décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N°2.680.978 précité. En plus de la calculatrice 23 (ou 33) chaque cage est 35 munie d'une machine calculant l'épaisseur d'après l'écoulement de masse, c'est-à-dire 22 pour la cage 2 et 32 pour la cage III. En considérant plus particulièrement la cage II (figure 1) l'épaisseur calculée par la calculatrice 23 est transmise à un circuit de différence 24 qui reçoit aussi le signal sortant de la 40 calculatrice 22. Cette dernière calculatrice reçoit aussi le 71 29119 5 2102229 signal représentant la valeur de la vitesse de la bande sortant de la cage II mesurée par l'appareil de mesure de la vitesse 21, le signal de vitesse à la sortie du laminoir mesurée par l'appareil de mesure de la vitesse 39 et le signal représentant l'épais-5 seur à la sortie du laminoir produit par l'appareil de mesure d'épaisseur à rayons X pour calculer l'épaisseur d'après l'écoulement de masse suivant l'épaisseur de référence pour la cage II, corrigée par'addition algébrique de l'écart d'épaisseur mesuré aux rayons X à l'extrémité de sortie du laminoir à la référence d'épais-10 seur à la sortie en fonction du pourcentage de la charge totale du'laminoir supportée par la cage II. Le ^signal sortant du circuit de différence 24 (cage II figure 1) est un signal de correction qui est envoyé à un point de sommation 25 recevant aussi des signaux de la cellule de charge 15 20 et d'un dispositif de commande de position 26 qui correspond au réglage d'un dispositif de réglage à vis SDA. Le signal sortant du dispositif de sommation 25 est appliqué au dispositif de commande de position 26 qui à son tour provoque un réglage supplémentaire par le dispositif de réglage à vis SDA afin de modifier l'é-20 cart entre les cylindres WRl et WR2 pour l'épaisseur pour la cage II. Une commande similaire d'épaisseur est effectuée de la même façon pour la cage III. La figure 2 représente les éléments nécessaires pour assurer la commande dépaisseur de la façon- décrite ci-après. Le signal 25 Areprésente l'écart de l'épaisseur mesurée aux rayons X considéré ci-dessus, l'épaisseur à la sortie étant Le signal Ahv est fourni de façon intermittente à travers un dispositif de ■X. balayage 40 qui est rythmé pour la production d'un signal sortant périodique tel que décrit ci-dessus à un convertisseur analogique-30 digital 41 dont le signal sortant est appliqué à la calculatrice à écoulement de masse 42 qui reçoit aussi un signal sortant de l'appareil de mesure de l'épaisseur à rayons X ainsi que la valeur de la vitesse de la bande à la sortie, de la façon décrite ci-dessus (f.igurel), pour établir une valeur d'épaisseur HN pour la 35 cage N considérée, cette valeur étant comparée par un comparateur 43 à l'épaisseur calculée par l'appareil de calcul de l'épaisseur, la différence étant envoyée à un convertisseur digital-analogique 44 et à un inverseur 45 pour l'application à un dispositif de sommation analogique 46 qui reçoit aussi la référence d'épaisseur 40 pour la cage N, 1'écart normal des cylindres non chargés SQ et la 71 2911.9 6 2102229 contrainte F/M de la cage, pour produire un signal de correction qui est appliqué au dispositif de réglage à vis 47 de la cage N, de la façon décrite par rapport à la figure 1. Il sera noté aussi que l'épaisseur du métal sortant d'une 5 cage quelconque N est et qu'il existe la relation représentée par la formule ou équation V (Hjj ♦AHX)VX/V,r, dans laquelle 10 Hx est l'épaisseur à la sortie du laminoir, Vx est la vitesse à la sortie du laminoir, V"N est la vitesse à la sortie de la cage N Le signal d'erreur ou signal de correction est ^ ^E' 30 + F/M " «N ' expression dans laquelle Sq est l'écart des cylindres non chargés de la cage N, F - est la force de séparation tendant à contraindre la cage N' 20 M est le module d'élasticité de la ca'ge N. Ces équations sont simplement le rétablissement des principes de base considérés ci-dessus en ce qui concerne l'épaisseur calculée et l'épaisseur déterminée d'après l'écoulement de masse. La figure 3 représente un autre mode de réalisation d'un 25 système du genre de celui de la figure 2 mais en utilisant une machine de calcul digital de l'épaisseur, les équations étant les mêmes que celles indiquées ci-dessus. Dans ce cas, l'écart est envoyé à un dispositif de balayage 50 donnant une réponse périodique comme dans le cas de la figure 2, ensuite à un-30 convertisseur analogique-digital 51, à une calculatrice d'épaisseur d'aprèsécoulement de masse 52 (qui reçoit aussi un signal de l'appareil de mesure d'épaisseur à rayons X), la valeur résultante HN de l'épaisseur déterminée par écoulement de masse étant comparée à l'épaisseur calculée par la machine de calcul de l'é-35 paisseur par le comparateur 53 dont le signal est transmis à travers un inverseur 54 à un dispositif digital de sommation 55 qui reçoit aussi l'épaisseur de référence pour la cage N,l'écart' normal des cylindres non chargés SQ et la contrainte F/M de la cage N pour provoquer le réglage par le dispositif de réglage à 40 vis 56, afin de corriger le réglage des cylindres de la cage N. 71 29119 7 2102229 Il est à noter que la détermination de l'épaisseur à la sortie par l'appareil de calcul de l'épaisseur (épaisseur dérivée de la seconde des formules ci-dessus) à la sortie d'une cagej intervient dans la commande globale de l'écart des cylindres de la cage 5 dans deux buts : (1) pour la comparaison avec la détermination de l'épaisseur d'après l'écoulement de masse,pour produire le signal de correction d'après l'écoulement de masse et l'épaisseur calculée, (2) pour la comparaison à l'épaisseur de référence et au 10 signal d'erreur d'après l'écoulement de masse et l'épaisseur calculée pour engendrer un signal d'erreur utilisé pour commander le réglage par' vissage. Ces relations sont illustrées par la figure 1 ( voir la cage II ou la cage III relativement au calcul par la machine de cal-15 cul de l'épaisseur, à la sommation et au dispositif de commande de position), et il en résulte que quand la matière atteint l'extrémité de sortie du laminoir, la commande peut être effectuée par comparaison de l'épaisseur HN déterminée d'après l'écoulement de masse à l'épaisseur de référence HQ pour la cage N. La figure 20 4 montre schématiquement cette relation. En considérant la figure 4 le signal d ' écart j&. est appliqué à un dispositif de balayage 60 produisant une réponse périodique de la façon expliquée pour le système de la figure 2, le signal du dispositif de balayage étant ensuite appliqué à un 25 convertisseur analogique-digital 61, à une machine de calcul d'après l'écoulement de masse 62 qui reçoit aussi le signal de l'appareil de mesure d'épaisseur à rayons X. Le signal résultant est ensuite envoyé directement à un dispositif de sommation 63 pour la comparaison à la référence pour la cage N et pour 30 la commande du dispositif de réglage des cylindres 64, un signal de correction pour-le dispositif de réglage à vis de la cage N étant obtenu directement, le signal de rythme du dispositif de balayage étant maintenu constant entre des temps prédéterminés d'échantillonnage. 35 Bien entendu, la description qui précède n'est pas limita tive, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. 71 29119 8 2102229 —REVENDICATIONS— 1. Procédé pour régler l'épaisseur de la pièce laminée à la sortie d'un laminoir à une ou plusieurs cages dans lequel la cage ou chaque cage comporte des dispositifs pour mesurer la force 5 d'écartement des cylindres et la vitesse de la pièce laminée à la sortie et dans lequel une cage choisie comporte des moyens pour mesurer l'épaisseur à la sortie et la vitesse à la sortie de cette cage, caractérisé par le calcul d'une première valeur de l'épaisseur à la sortie de chaque cage équipée en fonction de la force 10 mesurée d'écartement des cylindres, du module d'élasticité de la cage et de l'écart des cylindres non chargés; le calcul d'une seconde valeur pour l'épaisseur à la sortie de chaque cage équipée en fonction de la vitesse à la sortie de cette cage, de l'épaisseur mesurée à la sortie et de la vitesse à la sortie de cette cage; 15 l'établissement d'une valeur d'erreur d'épaisseur proportionnelle à la différence entre la première et la seconde valeurs, et la modification de l'une des valeurs de l'épaisseur à la sortie par la valeur de l'erreur d'épaisseur. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par la répéti-20 tion des étapes du procédé périodiquement pour chaque cage équipée pendant le laminage de chaque pièce. 3. Appareil pour commander l'épaisseur d'une pièce à la sortie d'un laminoir à métaux comportant une série de cages, chacune comportant une paire de cylindres entre lesquels passe la pièce 25 à laminer et des moyens pour régler l'écart entre les cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour déterminer la valeur de l'épaisseur de la pièce à la sortie en utilisant le calcul de l'épaisseur, des moyens pour déterminer la valeur de l'épaisseur de la pièce à la sortie en utilisant l'écoulement de 30 masse, des moyens pour produire un signal d'erreur d'épaisseur proportionnel à la différence entre ces valeurs pour modifier l'une de ces valeurs et des moyens pour appliquer le signal de valeur modifiée pour la commande des moyens de réglage de l'écart. 4. Appareil selon la revendication 3 caractérisé par un ap-35 pareil de mesure de l'épaisseur à rayons X à l'extrémité de sortie du laminoir pour la production d'un signal proportionnel à l'écart d'épaisseur à la sortie du laminoir et par des moyens pour appliquer ce signal aux moyens déterminant l'épaisseur d'après l'écoulement de masse. 40 5. Appareil selon l'une des revendications 3 et 4 caractérisé 71 29119 9 2102229 en ce qu'au moins la première cage comporte des moyens pour mesurer la force d'écartement des cylindres et la vitesse de la pièce à la sortie et en ce qu'une seconde cage comporte des moyens pour mesurer 1'épaisseur de la pièce à la sortie et la vitesse de la 5 pièce à la sortie, un appareil pour déterminer l'épaisseur de la pièce sortant de la première cage comportant un système du type à calcul de l'épaisseur pour établir une première valeur pour l'épaisseur à la sortie de la première cage en fonction de la force mesurée d*écartement des cylindres, du module du laminoir et de 10 l'écart des cylindres non chargés, un système du type à écoulement de-masse pour établir une seconde valeur pour l'épaisseur à la sortie de la première cage en fonction de la vitesse de la pièce à la sortie de la première cage, de la vitesse à la sortie de la Seconde cage et de l'épaisseur de la pièce à la sortie de la 15 seconde cage, un circuit de différence connecté au système du type à calcul de l'épaisseur et au système du type à écoulement de masse pour établir un signal d'erreur d'une valeur proportionnelle a la différence entre la première et la seconde valeurs, et un circuit de sommation pour additionner la valeur d'erreur à 20 la première valeur pour déterminer l'épaisseur de la pièce sortant de la première cage. 6. Appareil selon.l'une des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que chaque cage comporte des moyens pour mesurer la force d'écartement des cylindres et la "vitesse de la pièce à la sortie 25 et en ce qu'au moins une cage comporte des moyens pour mesurer l'épaisseur de la pièce et la vitesse de la pièce à la sortie, un appareil pour déterminer l'épaisseur de la pièce à la sortie de chaque cage, cet appareil comportant des systèmes du type à calcul de l'épaisseur associés aux différentes cages pour établir 30 une première valeur de l'épaisseur à la sortie de chaque cage en fonction de la force d'écartement dès cylindres, du module de la cage et de l'écart des cylindres non chargés, des systèmes du type à écoulement de masse associés aux cages pour établir une seconde valeur de l'épaisseur à la sortie de. chaque cage en fonc-35 tion de la vitesse de sortie de la pièce de la cage, de la vitesse de la pièce et de l'épaisseur à la sortie de la cage sélectionnée, des circuits de différence connectés aux systèmes du type à calcul de l'épaisseur et aux systèmes du type à écoulement de masse pour établir des valeurs d'erreur proportionnelles aux 4C différences entre les premières et les secondes valeurs calculées 71 29119 10 2102229 pour chaque cage, et des circuits de sommation connectés aux circuits de différence et aux systèmes du type à calcul de 1' paisseur pour établir l'épaisseur corrigée pour la sortie de chaque cage.