Brevet FR2201142A1 — publié le 19740426

La présente invention concerne d'une manière générale la régulation de l'épaisseur d'une quelconque bande traitée par un laminoir à partir d'une débobineuse, et vise plus particulièrement mais non exclusivement, le cas d'une tole traitée à froid par un laminoir réversible. I1 existe à ce jour deux modes principaux de régulation d'une telle épaisseur. Suivant un premier mode de régulation on agit sur le serrage appliqué par le laminoir à la bande traitée par celui-ci. Cette action sur le serrage,assurée par le laminoir,est efficace lors des premières passes mais doit être évitée au cours des dernières passes, car s'agissant d'une tôle, cette dernière est alors fortement écrouie. En outre, cette action sur le serrage,assurée par le laminoir, est lente à mettre en oeuvre, surtout lorsque ce serrage est obtenu par un vissage mécanique, et doit donc etre réservée à la régulation de variations d'épaisseurs de grande amplitude mais de vites ses faibles. Selon un deuxième mode de régulation possible, qui peut avantageusement mais non obligatoirement étre associé au premier, on agit sur la traction arrière exercée par la débobineuse sur la bande traitée par le laminoir en aval de celle-ci. Cette action sur cette traction est surtout efficace lors des dernières passes au cours desquelles la tOle est mince, une variation relativement modeste de la vitesse angulaire de la débobineuse, et donc de la traction exercée par celle-ci sur la bande en cours de laminage, amenant une bonne correction de l'épaisseur de cette bande à la sortie du laminoir. Théoriquement, cette action sur la traction exercée par la débobineuse a des effets pratiquement instantanés et permet donc de corriger des variations rapides d'épaisseur de la bande traitée. Cependant, dans les dispositifs usuels d'action correspondants, on obtient une modification de la traction arrière exercée par la débobineuse par une régulation de l'alimentation du moteur entrarnant celle-ci, corrigée par un intégrateur. En effet, on ne peut appliquer sans intégration au régulateur d'alimentation de la débobineuse le signal d'erreur formé par la différence entre une épaisseur de référence et l'épaisseur réelle de la bande traitée, car la mesure d'épaisseur correspondante se faisant usuellement en aval du laminoir, il y a un retard important entre cette mesure et la correction- de traction qu'elle induit , sans intégration, un tel retard pourrait amorcer un pompage important de la régulation. Ainsi, avec les dispositifs classiques d'action connus à ce jour, l'action sur la traction arrière exercée par la débobineuse ne permet de corriger qu'une tendance de variation de l'épaisseur de la bande traitée, mais ne peut pas éliminer une variation instantanée. D'autre part, s'agissant de bandes de tôle de faible largeur et en acier ne pouvant supporter qu'un faible serrage, la régulation d'épaisseur par action sur la traction arrière exercée par la débobineuse rend instable llépaisseur de sortie de la bande, lors de la dernière passe, la vitesse de la débobineuse n'étant pas alors constante. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la régulation de l'épaisseur d'une bande traitée par un laminoir à partir d'une débobineuse entraînée à vitesse variable, essentiellement fondés sur une modulation appropriée de la vitesse de la débobineuse, mais exempts des inconvénients succinctement exposés ci-dessus. Le procédé et le dispositif selon l'invention sont caractérisés en ce que l'on relève la vitesse linéaire V1 et les variations d'épaisseur jl de la bande ou tôle à l'entrée du laminoir, on relève la vitesse linéaire V2 de cette bande à la sortie du laminoir, et on règle la vitesse angulaire de la débobineuse de manière à ce que, entre V1, V2 et jl soit respectée une relation de la forme V1 = r . V2 - r . V2 . jl dans laquelle r désigne le rapport des épaisseurs de la bande à la sortie et à l'entrée du laminoir. En pratique la relation respectée selon l'invention est l'image de la loi mathématique que doit suivre la vitesse de la tôle à l'entrée du laminoir pour que l'épaisseur de cette tôle demeure constante à la sortie de ce dernier. Mais ce n'est pas le signal d'erreur de l'épaisseur en aval du laminoir qui est utilisé mais le signal d'erreur de l'épaisseur en amont de ce laminoir. Ce signal est connu à l'avance et peut donc être utilisé en valeur instantanée sans intégration. I1 en résulte que la régulation suivant l'invention a une action instantanée, et une grande finesse, sans aucun risque de perturbation. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels la figure 1 est un bloc diagramme d'une installation de laminage dotée d'une régulation suivant l'invention ; la figure 2 est un bloc diagramme illustrant une variante de réalisation. A la figure 1, on a schématiquement représenté en 10 un laminoir appliqué au traitement d'une bande de tôle 11 dévidée par une débobineuse 12. A la sortie de la débobineuse la bande li passe sur un rouleau déflecteur 13 avant autre engagée entre deux cylindres du laminoir 10, puis en aval de ceux-ci passe sur un rouleau déflecteur 14 avant d'être reprise par une bobineuse 15. La débobineuse 12 est entraînée à vitesse variable par un moteur 16 dont l'alimentation est commandée par un générateur 18. Ce générateur peut, par exemple, être un groupe Ward Leonard ou encore un groupe statique à thyristors. Si l'on désigne par VI, la vitesse linéaire de la tôle à l'entrée du laminoir, el, l'épaisseur de la tole à l'entrée du laminoir, V2, la vitesse linéaire de la tôle à la sortie du laminoir, e2, l'épaisseur de la tôle à la sortie du laminoir, r, le rapport des épaisseurs e2/el, jl, les variations d'épaisseur de la tôle à l'entrée du laminoir, j2, les variations d'épaisseur de la tôle à la sortie du laminoir, l'équation élémentaire du laminage s'inscrit V1 . el = V2 . e2 Si on prend les dérivés logarithmiques de cette équation, on obtient # V1 + #e1 = #V2 + #e2 V1 e1 V2 e2 soit nvi LEV2 V1 t el . V1 - #e2 . V1 V2 e1 e2 et finalement dEV1 - r . AV2 + r .V2 . jl = j2 . r . V2 Si on veut que la variation d'épaisseur j2 à la sortie du laminoir soit nulle il faut que !V1 = r ( # V2 - V2 . jl) Cette relation donne la loi mathématique que doit suivre la vitesse linéaire V1 de la tôle à l'entrée du laminoir 10 pour obtenir une épaisseur de la tôle e2 constante à la sortie du laminoir. En pratique cette relation est difficilement applicable à une régulation, mais en approximation, elle est equivalente à la relation suivante V1 = r . V2 - r . V2 . jl (R) le terme (AVl = r .au2) étant pratiquement égal, à des infiniment petits du deuxième ordre près, au terme (V1 - rV2). Ainsi qu'il ressort de la relation (R) ci-dessus si l'épaisseur d'entrée el est constante, la vitesse V1 doit rester constante et être proportionnelle à la vitesse V2 : autrement dit la vitesse angulaire de la débobineuse 12 doit être constante et être proportionnelle à la vitesse angulaire du laminoir 10. Si par contre l'épaisseur d'entrée el varie, la vitesse linéaire de la t81e à l'entrée du laminoir 10 doit être modulée en sens inverse de la variation d'épaisseur ; ralentissement si 1 'é- paisseur augmente, accélération si l'épaisseur diminue. Suivant l'invention, cette relation (R) est appliquée à la régulation de la vitesse angulaire de la débobineuse 12. Conformément à la forme de mise en oeuvre illustrée, la vitesse linéaire V1 est relevée par une dynamo tachymétrique 19 entraînée par le rouleau deflecteur 13. Tout glissement entre la tôle et ce rouleau pouvant normalement être évité, moyennant certaines précautions de montage bien connues de l'homme de l'art, la dynamo tachymétrique 19 forme un premier capteur de vitesse apte à délivrer un signal image de la vitesse linéaire V1 de la bande 11 à l'entrée du laminoir 10. Ce signal de vitesse V1 est appliqué directement à un premier comparateur 20. De manière avantageuse, la vitesse linéaire de sortie V2 de la bande 11 peut être prélevée au niveau même du laminoir 10, par une dynamo tachymétrique 21 calée sur un quelconque organe de ce laminoir et, par exemple, montée en bout du moteur entraînant celui-ci. La différence de vitesses entre les cylindres du laminoir et la bande 11 pouvant être considérée comme constante au cours d'une passe, la dynamo tachymétrique 21 forme un deuxième capteur de vitesse apte à délivrer un signal V2 image de la vitesse de la bande à la sortie du laminoir 10. Ce signal de vitesse V2 est appliqué à un calculateur 23, par l'intermédiaire, dans l'exemple représenté, d'un potentiomètre 24 permettant l'affichage du facteur r. Ce calculateur 23 reçoit également un signal jl délivré par une jauge d'épaisseur 25 placée à l'entrée du laminoir 14 et apte à délivrer un signal image des variations d'épaisseur de la tôle 11 à ladite entrée. Le calculateur 23 est établi de manière à élaborer, à partir des signaux jl et V2, qu'il reçoit un signal V1 conforme à la relation (R) ci-dessus en coopération avec le potentiomètre 24 as sur rant la multiplication r . V2. La vitesse V1 ainsi élaborée par le calculateur 23 est appliquée au premier comparateur 20 qui re çoit également la vitesse V1 mesurée par la dynamo tachymétrique 19. Le signal de correction de vitesse sortant du premier comparateur 20 et, après amplification en 26, appliqué à un deuxième comparateur 27 recevant en 28 un signal de référence. Le générateur 18 est piloté par le signal de sortie délivré par le deuxième comparateur 27 après amplification en 30. Ce comparateur 27 reçoit trois signaux : une référence intensité moyenne du courant du moteur 16 affiché par l'opérateur en 28, une image du courant réel fournie par une boucle d'asservissement 29 et en troisième lieu le signal de correction de vitesse élaboré par l'amplificateur 26. On obtient ainsi une régulation vitesse-courant en cascade, et une limitation est très avantageusement prévue à la sortie de l'amplificateur de courant 30, ce qui limite ce courant en cas de dépassement de l'intensité permise. Le potentiomètre 24 est à la disposition de l'opérateur pour la modification du rapport d'épaisseur r. La régulation d'épaisseur assurée suivant l'invention s'applique de préférence à des corrections d'épaisseur faibles, inférieures par exemple à 10 %, étant supposé que les corrections importantes et lentes ont déjà été assurées par action sur le serrage du laminoir 10, au cours des premières passes de traitement de la bande 11 par celui-ci Ainsi qu'il apparaitra par ailleurs clairement à l'homme de l'art, il est inutile de détailler les constituants du calculateur 23, ces constituants étant suffisamment définis par la fonction qu'ils ont à assurer et pouvant d'ailleurs connartre de nombreuses formes de réalisation différentes. Dans le cas où l'alimentation à vitesse variable du moteur 16 est obtenue par un groupe Ward Léonard, le temps de réponse de la régulation est assez important et compense avantageusement l'avance du signal délivré par la jauge d'épaisseur 25 qui est en amont du laminoir 10, surtout si cette jauge est proche de ce dernier. Le signal de cette jauge 25 peut alors être introduit directement dans le calculateur 23, sans précautions particulières. Si par contre, cette jauge 25 est loin du laminoir 10, ou si l'on utilise pour la constitution du générateur 18 assurant l'alimentation du moteur 16, un groupe statique à thyristors, il est alors préférable d'utiliser un registre à glissement pour synchroniser l'arrivée de la bande 11 entre les cylindres du laminoir 10 avec le signal d'épaisseur délivré par la jauge 25. Cette possibilité est illustrée par la figure 2 qui concerne en outre le cas où le laminoir est réversible. Dans un tel cas, deux jauges d'épaisseur 25, 25' sont prévues de part et d'autre du laminoir 10 ; est également prévue une dynamo tachymétrique 19' calée sur le rouleau déflecteur 14 pour former un troisième capteur de vitesse apte à délivrer un signal V1 image de la vitesse d'entrée de la bande 11 dans le laminoir 10 lorsque cette bande circule de la bobineuse 15, agissant alors en débobineuse, à la débobineuse 12, agissant alors en bobineuse. Dans l'exemple représenté le moteur 16 entraînant la débobineuse 12 est alimenté par un générateur 18 formé d'un groupe statique à thyristors, sous la dépendance d'un régulateur de courant 38 recevant un signal délivré par le deuxième comparateur 27. De manière analogue, un moteur 16' associé à la bobineuse 15 est alimenté par un générateur 18' formé d'un groupe statique a thyristors sous la dépendance d'un régulateur 38' recevant, après amplification en 30', le signal délivré par un comparateur 27', suivant une disposition symétrique de celle adoptée pour la bobineuse 12. Deux commutateurs de signaux sont prévus, à savoir un commutateur d'entrée 32 disposé immédiatement en aval des capteurs de vitesse ou dynamostachymétriquesl9, 21, 19' et des jauges 25, 25' et un commutateur de sortie 33 disposé immédiatement en amont des deuxièmes comparateurs 27, 27'. Dans l'exemple représenté, le signal délivré par la jauge 25 est appliqué au calculateur 23 par l'intermédiaire d'un convertis seur analogique-digital 34, d'un registre à décalage ou glissement 35, et d'un convertisseur digital-analogique 36. Le registre 35 reçoit des impulsions d'avance d'une horloge 37 synchronisée avec la vitesse d'avance de la bande 11 par la dynamo tachymétrique 19. Dans l'exemple représenté également, lorsque, comme décrit ci-dessus, la bande 11 circule de la débobineuse 12 à la bobineuse 15, le signal délivré par la jauge d'épaisseur 25' est, après intégration en 39, appliqué au deuxième comparateur 27. Cette régulation d'épaisseur asservie à l'épaisseur en aval du laminoir 10 est apte à corriger les dérives lentes de l'épaisseur, du fait de l'intégrateur qu'elle comporte. Les commutateurs d'entrée et de sortie 32, 33 sont commandés de manière à inverser les rôles relatifs des dynamos tachymétriques 19, 19' et les rôles respectifs des jauges 25, 25', lorsque la bande Il circule de la bobineuse 15, agissant alors en débobineuse, à la débobineuse 12 agissant alors en bobineuse. Ces commutateurs permettent ainsi de n'utiliser qu'un seul ensemble de régulation pour les deux bobineuse ou débobineuse 12 et 15. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de mise en oeuvre décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution et/ou de combinaison de leurs divers éléments. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la régulation de l'épaisseur d'une bande traitée par un laminoir à partir d'une débobineuse entraînée à vitesse variable, du genre suivant lequel on agit sur la vitesse angulaire de ladite débobineuse, caractérisé en ce qu'on relève la vitesse linéaire V1 et les variations dlépaisseur jl de la bande à l'entrée du laminoir, on relève la vitesse linéaire V2 de la bande à la sortie du laminoir, et on règle la vitesse angulaire de la débobineuse de manière à ce que, entre V1, V2 et jl soit respectée une relation de la forme Vl = r . V2 - r . V2 . jl dans laquelle r désigne le rapport des épaisseurs de la bande à la sortie et à l'entrée du laminoir. 2. Dispositif pour la régulation de l'épaisseur d'une bande traitée par un laminoir à partir d'une débobineuse entraînée à vitesse variable par un générateur, caractérisé en ce que, pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, il comporte un premier capteur de vitesse apte à relever la vitesse V1 de la bande à l'entrée du laminoir, une jauge d'épaisseur apte à délivrer un signal jl image des variations d'épaisseur à l'entrée du laminoir, un deuxième capteur de vitesse apte à relever la vitesse V2 de la bande à la sortie du laminoir, un ensemble de calcul apte à former une fonction de la forme Vl = r .V2 0 jl, r étant une constante, un premier comparateur recevant d'une part la vitesse V1 relevée par le premier capteur et d'autre part la vitesse V1 élaborée par l'ensemble de calcul, et un deuxième comparateur recevant, d'une part, le signal de correction de vitesse élaboré par le premier comparateur, et d'autre part, un signal de référence, l'alimentation du générateur entraînant la débobineuse étant asservie au signal de régulation délivré par ledit deuxième comparateur 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que par une boucle d'asservissement le deuxième comparateur reçoit également un signal image de l'intensité du courant du générateur entraînant la débobineuse. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2, 3, caractérisé en ce que l'application à l'ensemble de calcul du signal délivré par le deuxième capteur de vitesse se fait par l'intermédiaire d'un potentiomètre permettant d'ajuster la valeur du coefficient r. 5. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le premier capteur de vitesse est une dynamo tachymétrique calée sur un rouleau déflecteur situé entre la débobineuse et le laminoir. 6. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième capteur de vitesse est une dynamo tachymétrique calée sur l'un des organes du laminoir, tels que par exemple le moteur entrainant celui-ci. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'une deuxième jauge d'épaisseur est prévue, apte à délivrer un signal j2 image des variations d'épaisseur à la sortie du laminoir, ledit signal j2 étant appliqué au premier comparateur par l'intermédiaire d'un intégrateur. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le signal jl est appliqué à l'ensemble de calcul par l'intermédiaire d'un registre à décalage recevant des impulsions d'avance d'une horloge synchronisée avec la vitesse d'avance de la bande par le premier capteur de vitesse. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le laminoir étant réversible il comprend trois capteurs de vitesse, deux calés sur des rouleaux déflecteurs de part et d'autre du laminoir et un troisième calé sur un organe de ce dernier, en coopération avec deux commutateurs de signaux, à savoir un commutateur d'entrée établi immédiatement en aval des capteurs et jauges et un commutateur de sortie établi immédiatement en amont du deuxième comparateur.