Brevet FR2118902A1 — publié le 19720804

La présente invention concerne un procédé de régulation de la forme d'une bande de tole laminée à froid. En général, lorsqu'une bande de tôle introduite dans un laminoir à froid est laminée à une épaisseur prédéterminée, il est fortement sounaitable, non seulement de se rapprocher de itépaiseur requise dans des limites de tolérance prédéterminées mais de maintenir l'uniformité de l'épaisseur dans ces limites et on a déjà proposé à cet égard différents procédés pour assurer la régulation de la forme en section droite de tôles diverses. Ils consistent à exercer une force d'écartement sur les cylindres entre lesquels est lamine ra i & tôle de façon à éviter ou diminuer la flexion des cylindres vers l'extérieur caris leur partie centrale et à obtenir ainsi pour la tôle une section droit de profil uniforme. Ces procédés se divisent grossomodo en ceux groupes dont Irun consiste à opérer une régulation locale du diamètre des cylindres de travail, par àes moyens tnermiques, dans la direction du "creusement"dë ceux-ci, en fonction de leur degré de flexion tandis que l'autre groupe de procédés consiste à infléchir es cylindres en leur transmettant une charge extérieure de flexion. Cependant, dans le premier procédés le degré de flexion des cylindres sous l'effet de la force ae séparation dépend de différents paramètres de laminage et il est impossible d'effectuer un réglage convenable du profil de la tôle du point de vue facilité et même de ia possibilité de conditionnement des cylindres pour leur permettre de répondre aux différentes conditions de laminage, la nécessité s imposant également de changer les cylindres selon le genre de laminage auquel on procède Dans le second groupe de procédés, qui offre plus de facilités de réalisation que le premier, un vérin hydraulique agissant dans une direction parallèle à la direction draction de la force de séparation de cylindres sur un prolongement des tourillons des cylindre permet de faire varier la charge de flexion exercée sur. ces derniers en fonction des conditions de laminage, c'est-à-dire la pression de laminage,en assurant ainsi le réglage de la configuration en section droite de la bande de tôle mais l'exactitude de la charge de flexion des eylindres dépend du degré d'habileté de llopérateur qui observe llétat d'allongement de la tôle en cours de laminage et en déduit la charge à appliquer, ou repose sur une mesure de la répartition des tensions transversales dans la bande de tôle à laide d'un détecteur remplaçant l'opérateur, et en vue de tenter d'actionner conve nablement le vérin hydraulique de telle sorte que ces tensions S t uniformisent. Cependant, les procédés décrits plus haut ne permettent de régler que la forme physique diune bande de tale métallique ou bien de corriger le profil incorrect d'une tAcle généralement symétrique par rapport à son axe et ils négligent le phénomène auxi- liaire qui se produit dans le laminage à froid, à savoir que les procédés de contrôle définis plus haut sont appliqués dans l'hypo- thèse que les cylindres de travail du laminage conservent leur profil intégral alors que le laminage à froid engendre une grande quantité de chaleur de sorte qu'il se développe une couronne thermique dans les cylindres de travail, sous l'effet de la chaleur engendrée, cette couronne faisant varier le coefficient de frotte- ment de laminage des cylindres au point considéré, d'où il résulte qu'il se produit une déformation anormale et non-symétrique par rapport à l'axe de la bande de taie, cette déformation ne pouvant pas entre combattue par les procédés mentionnés plus haut. En outre, cette déformation change en fonction de l'échauffement produit par le laminage et de la transmission de la chaleur par les cylindres et il est très difficile de la maîtriser, ce qui constitue un des inconvénients rencontrées jusqu a présent dans le laminage à froid. L'invention a pour objet un procédé permettant d'assurer le réglage de la forme d'une bande de tôle en cours de laminage à froid, en remédiant aux inconvénients des procédés connus et en permettant de commander la couronne thermique des cylindres de travail de façon à assurer une forme régulière à la bande laminée, et ceci de façon extremement précise avec une réponse de servo-commande supérieure à ce qui avait pu être obtenu à ce jour. Le procédé conforme à l'invention de régulation de la forme d'une bande de tôle en cours de laminage à froid consiste fondamentalement à mesurer la température de la surface des cylindres de travail en plusieurs zones réparties selon la direction axiale de ceux-ci et à refroidir différentiellement les dites zones en fonction des variations de leurs températures mesurées par rapport à des températures de référence D'autres avantages et caractéristiques de l'invention sont mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non-limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig 1 est une vue latérale schématique d'un laminoir à cage quarto; Fig. 2 est une coupe horizontale de laminoir-suivant la ligne II-II de la figure 1. Fig. 5 est une courbe représentant la variation de la température le long d'une génératrice d'un eylindre de travail; Fig. 4 est un schéma permettant d'expliquer le fonctionnement du dispositif agencé pour la mise en pratique du procédé selon l'invention. On a représenté plus particulièrement aux figures 1 et 2, un mode d'application du procédé de contrôle -de la forme d'une bande de tôle suivant l'invention à un laminoir à cage quarto dont la structure a été seulement schématisée puisqu'elle est bien connue. Les cylindres de travail supérieur et inférieurAtourillonnent dans des paliers 6 montés coulissants dans les montants de la cage 5, tandis que des cylindres d'appuis 2 étayent les cylindres de travail et leur transmettent une puissance de laminage produite par un mécanisme approprié (non représenté). Des thermomètres 5 sont placés à proximité des cylindres de travail 1; ils sont constitués par plusieurs thermocouples ou éléments semi-conducteurs disposés parallèlement les uns aux autres et rnte-s selon la direction axiale des cylindres de travail pour mesurer la tempéra ture superficielle de ces derniers.D'autre part, des buses 4 de projection d'huile de refroidissement sont dirigées vers les cylindres de travail 1, ces buses étant montées selon la direction axiale de ces cylindres de la même façon que les-thermomètres, à des intervalles correspondant à ceux des thermomètres. Le dispositif ainsi constitué fonctionne comme il est décrit ci-après, pour assurer la régulation de la forme d'une bande de tôle au cours de laminage. Lorsqu'unie bande métallique S est laminée à froid, le laminage engendre de la chaleur qui est transmise aux cylindres de travail 1 directement en contact avec la bande S, ce qui produit une couronne thermique sur lesdits cylindres de travail. Du fait que cette couronne n'est pas commandée mais se produit naturellement, la quantité de chaleur retenue dans les parties respectives de la bande S n'est pas uniforme dans la direction axiale des cylindres du fait que la transmission de chaleur dans les cylindres et les coficients de frottement de laminage des parties respectives des cylindres varient en produisant une déformation- anormale de la bande S.Conformément à l'invention, on détecte les températures superficielles des cylindres de travail 1,1 à l'aide des thermomè mètres 3 de façon à régler le débit d'huile de refroidissement produit par les buses d'injection 4, de telle sorte que la répartition des températures superficielles des cylindres de travail 1,1 soit symétrique sur les côtés de droite et de gauche des cylindres de travail et qu'on obtienne une distribution uniforme du gradient de température, en introduisant ainsi une différence dans l'effet de refroidissement des cylindres de travail afin d'obtenir une température supérficielle des cylindres de travail conforme à celle indiquée par la courbe de la figure 3, de façon à régler la couronne thermique des cylindres de travail et à assurer ainsi la régulation du profil en section droite de la bande métallique S. La figure 4 est un schéma d'un exemple de réalisation d'un dispositif concret permettant l'application d'un procédé de régulation automatique du profil d'une bande de tôle laminée, conformément à l'invention. Dans cette figure 4, on a désigné par 11 les cylindres de travail, par 121 à 12n les thermomètres de mesure des températures superficielles des cylindres de travail, ces thermomètres étant répartis dans la direction axiale desdits cylindres; 151 à lDn désignent les buses de projection d'huile de refroidissement sur les cylindres placés de l'autre côté de ces derniers par rapport aux thermomètre L2à des emplacements correspondant à ceux desdits thermomètres , et 141 à 14n des vannes de règlage commandant le débit d'huile de refroidissement fourni aux buses 131 à 13n, 15 est une pompe d'alimentation en huile de refroidissement, 16 une vanne d'arrêt branchée dans le conduit reliant la pompe 15 aux vannes de réglage, 17 est un amplificateur pour amplifier un signal électrique produit par les thermomètres 12 et 18 un dispositif de commande pour pré-régler l'état de distribution correcte des températures superficielles des cylindres de travail. 19 est un comparateur agencé pour comparer les signaux produits par l'amplificateur 17, c'est-à-dire les valeurs mesurées des températures superficielles des cylindres de travail, avec les températures superficielles des cylindres obtenues à la sortie du dispositif de commande 18, 20 est un convertisseur agencé pour convertir le résultat obtenu par le comparateur 19 en un signal électrique fournissant une instruction de commande de pression d'air aux vannes de réglage 14 et 21 est un indicateur des valeurs mesurées des températures superficielles des cylindres de travail et des valeurs de réglage. Lors de l'utilisation du dispositif suivant l'invention, une répartition correcte du gradient de température superficielle des cylindres de travail est établie par le dispositif de commande 18 avant l'opération de laminage à froid et l'ouverture des vannes de réglage 14 est ensuite commandée en fonction des valeurs de réglage ainsi établies afin de déterminer le débit initial dhuile de refroidissement. Une fois le laminage commencé, il engendre une chaleur telle que les températures superficielles des cylindres de travail augmentent graduellement.Ces augmentations des temperatu- res superficielles des cylindres sont détectées par les thermometres 12 et les signaux électriques correspondants,émis par lesdits thermomètressont amplifiés par l'amplificateur 17 et appliqués au comparateur 19 qui assure la comparaison des températures superficielles mesurées sur les différents cylindres de travail avec les valeurs de réglage initialement établies par le dispositif 18. Le signal différentiel émis alors par le comparateur 19 est ensuite transmis au convertisseur 20 sous la forme d'un signal électrique. Le convertisseur 20 transforme le signal électrique provenant du comparateur 19 en une instruction de commande de pression d'air qui est appliquée aux vannes de réglage 14 de façon à commander leur ouverture pour régler la quantité d'huile de refroidissement sortant des buses 13 afin d'établir des différences dans l'effet de refroidissement exercé sur les cylindres de travail, ceci pour assurer la régulation de la couronne thermique produite sur ces cylindres par la chaleur de laminage. En cas de panne du circuit de commande automatique, il est possible à l'opérateur d'actionner manuellement les soupapes de réglage 14 en fonction des données fournies par l'indicateur 21. Par exemple lorsqutune tôle d'aluminium est ar.Jinée suivant le procédé de l'invention, une répartition eorrecte de gradient de température superfieielle sur les cylindres de travail est établie de manière que la température détectée dans une partie centrale de la surface des cylindres de travail soit réglée à 60au, et que la température détectée dans la partie d'extrémité de la surface des cylindres soit réglée à 570C; ; en outre, les températures détectées dans des parties choisies à volonté entre la partie centrale et la partie d'extrémité dans la direction axiale des cylindres de travail sont réglées de manière à obtenir une répartition parabolique qui comprend nécessairement les deux températures détectées respectivement dans la partie centrale et dans la partie d7extrémi- té des cylindres. En outre, il est préférable de régler la couronne thermique de manière qu'elle corresponde à 5 à 20% de la couronne mécanique des cylindres de travail. Différentes variantes et modifications peuvent tre apportées aux exemples de réalisation de l'invention ci-dessus décrits ; par exemple au lieu d'agir sur le débit d'huile de refroidissement pour assurer le réglage du refroidissement des cylindres on peut agir sur la température de cette huile. VENDICATIONS 1. Procédé pour régler la forme d'une bande métallique dans un laminoir àfroid,caractériséen ce qu'on mesure les températures superficielles de zones librement choisies des cylindres de travail réparties selon la direction axiale de ces cylindres,et on refroidit différentiellement lesdites zones en fonction des variations de leurs températures mesurées par rapportàdes températures de référence, pour régler ainsi la couronne thermique produite sur les cylindres de travail. 2. Procédé suivant la revendication l,caractérisé en ce que le refroidissement différentiel est opéré de manière que les températures superficielles des parties respectives des cylindres de travail soient distribuées symétriquement dans la direction axiale des cylindres,selon une courbe parabolique. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que le réglage de la couronne thermique des cylindres de travail est tel que la valeur de cette couronne thermique soit réglée entre 5 et 20% de la couronne mécanique desdits cylindres 4.Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à) caractérisé en ce que le refroidissement différentiel est effectué par réglage du débit d'huile de refroidissement projetée sur les cylindres. 5.Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à) caractérisé en ce que le refroidissement différentiel est effectué par réglage de la température de l'huile de refroidissement projetée sur les cylindres. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendi cation, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs thermomètres placés en regard de parties librement choisies des cylindres de travail dans la direction axiale de ces dernièrs ,agencés pour mesurer les températures superficielles des cylindres,des buses placées de l'autre côté des cylindres de travail,à des intervalles correspondant à ceux des thermomètres agencées pour projeter de 1' huile de refroidissement sur les cylindres de travail,plusieurs vannes de réglage agencées pour régler le débit d'huile de refroidissement fourni aux buses,une pompe d'alimentation en huile de refroidissement,un dispositif de commande agencé pour pré-régler l'état correct de distribution des tempéra tures superficielles des cylindres de travail,un comparateur agencé pour comparer les valeurs mesurées des températures superficielles des cylindres de travail avec les valeurs pré-réglées fournies par le dispo ,sitar de commande > et un convertisseur agencé pour transformer le résultat obtenu par le comparateur en un signal transmettant une instruction de commande aux dites vannes de réglage.