Brevet FR2251802A1 — publié le 19750613

L'invention-concerne un procédé et un appareil permettront de détecteur la forme d'une bande de métal et plus particulièrement, un procédé et un appareil permettant de mesurer en continu la forme- d'une bande ae métal pour détecter et mesurer sans contact, avec une haute précision, l'ondulation marginale ou les bosses centrales ce la bande, ou ces deux choses à la fois, ainsi que le profil géométrique de la bande. Antérieurement, on a proposé de nombreux types différents de procédés de régulation de forme permettant d'empê- cher des formes défectueuses telles que l'ondulation des bords, les bosses centrales etc. d'une bande d'acier laminée par des laminoirs à froid. Toutefois, étant donné l'absence ae moyens appropriés pouvant servir-à détecter ces défauts de surface sur un train de laminoirs, ces procédés classiques de régulation de forme n'ont pas éié appliqués en pratique avec des résultats satisfai- sants.Autrement dit, on utilisait antérieurement pour les essais divers doyens de détection de la forte drune bande parmi lesquels ceux qui détectent les variations ae la distribution de la traction par exemple un procédé à roues odométriques de contact et le procédé BISSA qui emploie une technique de détection magnétique, des procédés optiques qui observent la réflexion de faisceaux lumineux projetés en utilisant une télévision industrielle ou un moyen similaire? un procédé à micrométrie pneumatique et d'autres qui utilisent un extensom tre magnétique, mais l'application satisfaisante de ces procédés classiques de relation de forme, dans. la pratique, n'a pas encore été réalisée. En effet, aucun de ces procédés ne peut être appliqué aux laminoirs à froid en tandem parce cue leurs vitesses lin aires sont élevées, habituellement de 20 à 30 m/s, les procédés de type optique ne conviennent pas car les systèmes à circulation dJhuiled:e laminage forment de la vapeur, les procédés du type a détection r::e traction sont limités car la tension de la bande entre caves de lanainoir est plus faible que dans le laminoir d'ecrouissa e et la façon dont les ondulations marginales apparaissent comme des défauts à Ia surface de la bande est différente ae celle des bosses centrales ou des bosses intermédiaires. La forme d'onde de signal engendrée par une ondulation marginale ou une bosse centrale apparaissant à la surface d'une bande en mouvement, du côté4 ae la sortie d'un laminoir à froid an tandem, est telle que s'il est vrai que ces dfauts de surface peuventapparaItre séparément ou coïncider entre eux, la forme d'onde due à l'ondulation marginale est formée d'une onde prorressive à fréquence relativement élevée ou d'une onde stationnaire à fréquence relativement basse ou à'une combinaison de ces ondes par superposition et la forme d'onde due aux bosses centrales (et aux bosses intermédiaires) est formée d'une onde stationnaire stetendant dans la'direction de lainage de la bande. En outre, ces défauts de surface sont causés en majeure partie par des variations d'épaisseur dans la direction de la largeur d'une matière en cours de laminage, un bombé des cylindres, le programme de laninage, par le fait que la périphérie des cylindres n'est pas conforme au profil du contour de la matière laminée etc.Ainsi, lorsqu'on fait fonctionner le laminoir sous la commande d'un régulateur automatique de calibre ou d'une installation d'ordinateur, ces défauts de surface apparaissent de façon continue dans une certaine mesure sans aucune variation soudaine due à lteffet du bombé des cylindres ou de la commande de réduction. En vue de répondre à ces besoins, l'invention a pour but de fournir un procédé et un appareil de détection de forme en ligne qui assure une précisiqn améliorée dans la regu- lation de forme d'un laminoir a froid en tandem. en tandem. Selon l'invention, on proppse donc un procédé permettant de détecter la fore à'une bande de métal ainsi qu'un appareil destiné à cet effet et dans lequel plusieurs détecteurs d'espacement sont disposés en face d'une bande de métal en mouvement à une distance de référence prédéterminée de la bande et un va-et-vient leur est imprimé parallèlement à la surface de référence r10Gile de la bande, à une fréquence prédéterminée, de sorte que chacune des parties marginales de la bande est explorée dans la direction du mouvement de la bande de manière à détecter une ondulation marginale en tant que signal de déviation représentant la différence entre la distance effective et la distance de référence du détecteur d'espacement à la bande et l'amplitude de la composante à haute fréquence et celle de la composante à basse fréquence du signal de aviation sont mesurées et analysées en relation avec la vitesse de mouvement de la bande et la vitesse d'exploration, tandis que poür mesurer les bosses centrales or détecte la position du détecteur d'espcement associé dans la di rection transversale de la bande, on mesure l'amplitude du signal de déviation à basse fréquence provenant du détecteur d'espacement et on analyse les résultats de la mesure en relation avec les résultats de la détection de position, de manière à mesurer et à enregistrer en continu et sans contact la forme des ondulations marginales et celle des bosses centrales et intermédiaires. Les figures 7a et lb illustrent schématiquement la structure d'un mode d'exécution d'un appareil détecteur de forme selon l'invention, la figure la montrant l'appareil en vue latérale et-la figure lb en plan. La figure 2 est un schéma d'un exemple d'exécu- tion du détecteur d'ondulations marginales utilisé dans l'appa- reil de la figure 1. La figure 3 un schéma de câblage montrant un exemple d'exécution du détecteur d'espacement utilisé dans l'appa- reil de la figure 1. La figure 4 un schéma d'un exemple d'exécution du détecteur de bosse centrale utilisé dans l'appareil de la figure 1. On décrira maintenant l'invention plus en détail à propos des dessins annexés. La figure 1 montre en vue latérale et la figure lb en plan la structure et la disppsition d'un mode d'exécution d'appareil de détection de forme selon l'invention on a désigné par 1 un laminoir à froid, par 2 un rouleau de renvoi, par 3 une bande de métal en mouvement, par 4 et 5 des détecteurs d'ondulation marginale, par 6 un détecteur de bosses centrales (y compris les bosses intermédiairest. Les détecteurs sont disposés entre le c8té de sortie du laminoir I. et la rouleau de renvoi 2, là où les fluctuations Verticales de la surface en mouvement de la bande, dues à des cambrures, ondulations etc., sont relativement petites. Les détecteurs d'ondulation marginale 4 et 5 sont respectivement munis de détecteurs d'espacement 7a et 7b, qui comme le montre la figure 2, sont disposés en face des parties marginales de la bande métallique en mouvement 3, parallèlement à la surface de référence en mouvement ou à la surface idéale complètement plane de la bande, chacun se trouvant à une distance de référence prédéterminée, D, de cette surface.Les détecteurs d'espacement 7a et 7b sont montés- de manière à pcuvoir' aller et venir sur leur guides respectifs c'est-à-dire les organes de balayage 8a et 8b qui sont disposés le long des parties marginales de la bande 3, dans la direction du mouvement de la bande, de sorte que chacun des détecteurs d'espacement 7a et 7b va-et vient et explore la partie marginale de la bande 3 à une vitesse d'exploration pré déterminée qui est suffisamment inférieure à la vitesse de mouve ment de la bande 3. La figure 3 illustre une structure particulière da circuits des détecteurs d'espacement 7a et 7b qui sont identiquels entre eux Une bobine X, du genre d'une sonde, qui constituq un circuit de-résonance avec un condensateur C, est disposée en a- ce de la bande 3 de sorte que l'inductance de la bobine L, dont valeur dépend de la distance effective entre la bande 3 et la boj- bine L, est comparée a l'inductance de référence de la bobine L qui correspond à la distance de référence et que la différence obtenue est détectéO:;en tant qu'écart de la fréquence de résonance ce du circuit de résonance.Un signal de courant alternatif, fourni par un oscillateur -de référence OSC par l'intermédiaire i'une résistance en série Rs et avant une fréquence égale à la fréquente de résonance du circuit de résonance, est transmise par exemple i un circuit multiplicateur de Q (Q étant le coefficient de surten- sion) relié au circuit dé résonance et comprenant un amplificatet fde phase positive Â et une résistance de réaction positive Rp, comaie le montre la figure 3 et on fait varier le gain du circuit multiplicateur de Q et/ou la grandeur de la réaction positive pour ajuster efficacement le Q de sélectivité du circuit de résonan ce de façon telle que l'impédance du circuit de résonante présente une caractéristique non linéaire complémentaire de la caractéris- tique non linéaire, déjà mentionnée, de l'inductanoe en fonction de l'espacement. Et de cette façon, la variation de sortie correa pondant à la variation de la fréquence de résonance du circuit de résonance est fournie en tant que caractéristique globale de li néarité améliorée. Bien entendu, le détecteur d'espacement n'est pas limité à la forme que l'on vient de décrire. Etant donné que l'amplitude maximale des formes d'onde résultant de défauts de surface de la bande de métal est habituellement de l'ordre de 10 Il on peut utiliser d'autres moyens permettant de détecter sans con tact un écart d'espacement de cet ordre.On peut utiliser divers moyens de ce genre, du type optique, du type à induction électro magnétique, du type micrométrique pneumatique etc., mais il est préférable de relier un circuit de linéarisation à ceux qui ont des caractéristiques de sortie non linéaires. Les détecteurs d'espacement 7a et 7b de la structure ci-dessus vont et viennent le long des parties marginales de la bande 3, dans la direction du mouvement de la bande et parallèlement. à la surface de référence mentionnée plus haut, de manière à explorer les parties marginales de sorte que la sortie du détecteur est amplifiée à un niveau prédéterminé par un a=- plif teur de signal 9 et que les composantes à haute fréquence et à basse fréquence de la sortie amplifiée du détecteur sont ap pliguées respectivement à un circuit de mesure dJnplitude de haute fréquence 10 et à un circuit de mesure d'amplitude de basse fréquence 11. Autrement dit, quand la surface explorée de la bande 3 est plane, le balayage de chacun des détecteurs d'espa cernent susdits 7a et 7b engendre une sortie d'une valeur prédéterminée tandis que lorsqu t il existe une ondulation marginale due à la forme défectueuse, la composante correspondante d'onde progressive donne lieu à un signal de courant alternatif dont la fréquence est déterminée par la longueur d'onde de l'onde pro-gressive, la vitesse du train de laminoirs et la vitesse de balayage et ce signal de courant alternatif est à fréquence relativement élevée.Par conséquent, le circuit de mesure d'amplitude de haute fréquence IO, utilise seulement dans cette bande de fréquence, mesure l'amplitude du signal de courant alternatif et transmet sa sortie à un dispositif indicateur et enregistreur 12. Si les détecteurs 7a et 7b étaient maintenus immobiles, la composante d'onde stationnaire correspondant à l'ondulation marginale donnerait s-+ulement lieu à une sortie fixe et il serait donc impossible de détecter sa longueur d'onde, mais on fait aller et venir les détecteurs d'espacement 7a et 7b dans la direction du mouvement de la bande pour explorer la bande de la façon décrite plus haut et par suite, une telle onde stationnaire correspondant à l'ondulation m rginale peut être détectée sous la forme d'un signal de courant alternatif dont la frquence dpend de la vitesse de balayage et ce la longueur d'onde. Dans ce cas, étant donné que la vitesse usuelle du laminoir est de l'ordre de 20 à 30 m/s, si l'on choisit une fable vitesse de balayage, par exemple de 1 à 20 cm/s, la fréquence qui en résulte est suffisamment basse, en-comparaison de celle de l'onde progressive susdite. Ainsi, le circuit de mesure d'amplitude de basse fréquence, 11, utilisé dans cette bande de basse fréquence, mesure l'amplitude du signal de courant alternatif à basse fréquence et transmet la sortie qui en résulte au dispositif indicateur et enregistreur 12 qui peut être par exemple un enregistreur X-Y ou un oscillos copte à rayons cathodiques comportant une fonction d'indication et d'enregistrement à deux axes, et qui analyse les longueurs d'onde des deux signaux en relation avec la vitesse du laminoir et le sens et la vitesse du balayage pour indiquer et enregistrer leurs amplitudes, définissant la forme des ondulations marginales. Le détecteur de bosses centrales 6 est de structure similaire aux détecteurs d'ondulations marginales 4 et 5 et il est conçu pour balayer la bande 3 dans la direction de sa lar geur. Ainsi, comme le montre la figure 4, la bande 3 est balayée dans la direction de sa largeur par un détecteur d'espacement 7c monté de manière à pouvoir aller et venir sur un guide, c'est-àdire un organe de balayage 8c disposé dans la direction de la largeur de la bande 3. Le balayage du détecteur 7c est suivi par un détecteur de position 13 qui détecte à tout moment la position dp détecteur d'espacement.Dans la détection des bosses centrales la forme d'onde engendrée est une onde stationnaire dirigée tranaversalement à la bande et donc, la sortie du détecteur d'espacement 7c est a3)liquée, par l'intermédiaire d'un amolificateur 9' à un circuit de mesure d'amplitude de basse fréquence 10' qui est similaire au circuit 10 et qui mesure l'amplitude de l'onde stationnaire. La sortie du circuit de mesure d'amplitude 10' est transmise à un dispositif indicateur et enregistreur 14 dans laquelle elle est analysée en relation avec le signal de sortie du détecteur de position et le sens et la vitesse du balayage de ma nière : indiquer et à enregistrer la forme des bosses centrales ou intermédiaires. On voit donc par la description précédente que l'invention est treks utile industriellement en ce sens que l'on peut effectuer en continu la détection de la forme de la bande en mauvement et que l'on peut détecter avec précision la longueur d'onde et l'amplitude de formes d'onde correspondant à des ondulations marginales et à des bosses centrales, y compris les bosses intermédiaires, de sorte que l'on peut effectuer avec précision et en continu la détection de forme à la sortie des laminoirs à froid, ce qui facilite la discrimination des confiurations de la forme et qu'en outre, on peut utiliser la sortie obtenue pour assurer la régulation automatique de forme du laminoir avec une précision améliorée. REVENDICATIONS 10) - Procédé de détection de la forme d'une bande de métal en mouvement, consistant à explorer la bande Qen continu à l'aide d'au moins un détecteur d'espacement sans con tact tact disposé à une distance prédéterminée d'une surface de réfé- rence rence mobile de bande pour mesurer la différence entre la dis - tance effective et la distance de référence entre le détecteur et labande, et à déterminer la forme de la bande d'après la difr I férence mesurée pour indiquer et enregistrer la forme de la bande procédé caractérisé par les étapes suivantes: i (a) on explore la bande à laide du détecteur d'espacement dé placé par des moyens de guidage qui-vont et viennent de faç continue dans une marge prédétersinée, à une vitesse prédé- terminée dans un plan parallèle à la surface de référence de la barde, et un signal d'espacement est engendré, ; (b) on amplifie le signal d'espacement venant du détecteur, (c) on mesure un écart de ce signal amplifié relativement à un signal d'espacement de référence engendré lorsque le détecteur se trouve à la distance prédéterminée de la -surface de référence, et un signal représentant cet écart est engendré. (d) on analyse ce signal d'écart pour obtenir une onde progres sive et une onde stationnaire, (e) on analyse ces ondes pour détecter la forme de la bande et (f) on indique et on enregistre la forme de la bande. 2 )- Procédé selon la revendication 1, visant à à détecter la forme d'ondulation marginale de la bande au moyen d'un détecteur d'espacement disposé le long de chaque partie mare ginale, ginale, procédé caractérisé par les étapes suivantes: t (a) on explore la bande à l'aide du détecteur d'espacement dépIav- cé par des moyens de guidage qui vont et viennent de façon continue dans une marge prédéterminée, à une vitesse prédé terminée, dans la direction de mouvement de la bande, le long de chaque partie marginale de celle-ci et un signal d'espace ment est engendré, (b) on amplifie le signal d'espacement venant du détecteur, (c) On mesure un écart de ce signal amplifié relativement à un signal d'espaceent de référence engendré lorsque le détec teur e trouve à la distance prédéterminée de la surface de référence, et un signal représentant cet écart est engendré (d) On sépare le signal d'écart en une composante d'onde à haute fréquence et une composante d'onde à basse fréquence, (e) on mesure lVamplitude des composantes, (f) on analyse les amplitudes mesurées en relation avec la vites se de mouvement de la bande et la vitesse de va-et-vient du détecteur pourXdétecter la forme dtondulations marginales de la bande, (g) on indique et on enregistre la forme d'ondulations marginales de la bande. 30) - Procédé selon la revendication 1, visant à détecter la forme d'ondùlations centrales et/ou intermédiaires de la bande et caractérisé par les étapes suivantes: (a) on explore la bande à l'aide du détecteur d'espacement dé placé par des moyens de guidage qui vont et viennent de façon continue dans une marge prédéterminée, à une vitesse prédéter- minée, dans une direction perpendiculaire au mouvement de la bande, en parcourant la partie centrale de celle-ci, et un signal d'espacement est engendré, (b) on amplifie le signal d'espacement venant du détecteur, (c) on mesure un écart de ce signal amplifié relativement à un signal d'espacement de référence engendré lorsque le détec teur se trouve à la distance prtiéterminée de la surface de référence, et un signal représentant cet écart est engendré (d) on mesure l'amplitude du signal d'écart, (e) on détecte la position du détecteur d'espacement déplacé par les moyens de guidage à va-et-vient continu et un signal de position est engendré, (f) on analyse l'amplitude esur e du signal d'fart conformément au signal de position de manière à détecter la forme d'ondu lation.centrale de la bande et, (g) on indique et on enregistre la forme d'ondulation centrale de la bande. 40) - Appareil servant à détecter la forme d'une bande de métal en mouvenent, dans lequel la bande est explorée en continu à l'aide de moyens de détection sans contact disposés à une distance prédéterminée d'une surface de référence mobile de la bande de maniere à mesurer la différence entre la distance effective et la distance de rtférence et à indiquer et à enregistrer la forme de la bande déterminée d'après la différence mesurée, appareil caractérisé par le fait qu'il comprends (a) des moyens de détection d'espacement servant à enregistrer un signal d'espacement correspondant à la distance effectiv entre les moyens de détection d'espacement et la surface de la bande en mouvement, (b) des moyens de guidage servant à faire aller et venir de fa çon continue les moyens de détection d'espacement dans une marge prédéterminée, à une vitesse prédéterminée, dans un plan parallèle à la surface de référence de la bande en mou ventent. (c) des moyens d'amplification servant à amplifier le signal d'espacement provenant des moyens de détection d'espacementS (d) des moyens servant à mesurer un écart ce ce signal amplifié relativement à un signal d'espacement de référence engendré lorsque les moyens de détection d'espacement se trouvent à la distance prédéter > .1in^e de la surface de référence et à engendrer un signal représentant cet écart. (e) des moyens servant à analyser le signal d'écart pour donner une onde progre..sive et une onde stationnaire, (f) des noyens servant à analyser les ondes pour détecter la for me de la bande, (g) des moyens d'indication et d'enregistrement de litorme détec tée de la bande. 50) - Appareil selon la revendication 4, carac térisé par le fait qu'il co:-rend en outre, (e) des moyens de guidage servant à faire aller et venir de façon continue les moyens de détection d'espacement dans la direction de mouvement de bande, le long des deux parties marginales de la bande, (b) des troyens servant à séparer le signal d'écart en une composante d'onde à haute fr quence et une composante d'onde à basse fréquence, (c) des moyens servant à mesurer l'amplitude des composantes d'onde et, (d) des moyens servant à analyser les amplitudes mesurées des composantes en relation' avec la vitesse de mouvement de la bande et la vitesse de va-et-vient des moyens de détection de manière à détecter une forme d'ondulation marginale de la bande. - - Appareil selon la revendication q, carac- térisé par le fait qu'il comprend en outre, (a) des moyens de guidage servant à faire aller et venir de façpn continue les doyens de détection d'espacement dans une dire- tion perpendiculaire à la direction de mouvement de la bande, le long de la partie centrale de celle-ci, de celle-ci. (b)- 'des moyens servant à mesurer l'amplitude du signal d'dcart,l (c) des moyens servant à détecter la position des moyens de dé-j tection qui vont et viennent-de façon continue sous l'actio; des moyens de-guidage et à engendrer un signal de position pt (d) des moyens-servant à analyser l'amplitude mesurée du signal d'écart conformément au signal de position de manière à tecter une forme d'ondulation centrale et/ou une forme d'on dulation intermédiaire de la bande.