Brevet FR2544232A1 — publié le 19841019

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour contrôler un mouvement d'instabilité latérale et un gauchisse- ment lors du laminage de bandes. Sous diverses conditions de laminage de bandes, -il arrive que la bande à laminer ne puisse se maintenir au centre des cylin- dres de travail et soit forcée de se déporter vers une extrémité des cylindres de travail comme l'illustre la figure 1 Ce phénomène est appelé "mouvement d'instabilité latérale de la bande" dans cette description. En référence à la figure 1, le mouvement d'instabilité latérale sera décrit en détails La figure 1 montre que la bande a est obligée de se porter vers la droite de la partie médiane des cylindres de travail b par une perturbation de laminage Alors l'écartement des cylindres n'est-pas le même L'écartement des cylindres à droite est plus grand que celui à gauche Toutefois la vitesse du cylindre de travail b est la même à droite et à gauche, de sorte que le volume de matériau (bande) entrant dans l'écartement de droite entre les cylindres de travail b en une fois devient plus grand que le volume de matériau (bande) entrant dans l'écartement de gauche entre les cylindres de travail b en une fois lorsque la bande a entre dans les cylindres de travail b, la section transversale de la bande a est uniforme de sorte que la partie droite de la bande a est tirée plus rapidement dans les cylindres de travail b que la partie gauche de la bande a Il en résulte comme le montre la figure 2, que lorsque la matériau en bande entre dans les cylindres de travail b, il est forcé de se porter vers la droite ( Ix) de sorte que lorsque le matériau en bande quitte les cylindres de travail b, il se produit un gauchis- sement ( ỷ). En conséquence, la différence d'écartement entre les cylindres à droite et à gauche est encore augmentée de sorte que la bande a est forcée de se porter rapidement vers la droite Il en résulte un déplacement latéral rapide de la bande et le gauchis- sement en est augmenté. Afin d'éviter le mouvement d'instabilité-latérale de la bande a et le gauchissement en résultant, il est efficace de lamin* une bande de façon à ce que la bande laminée ait un bombé positif. Toutefois en raison des récentes exigences quant à la qualité et à la productivité, le bombé positif devrait être supprimé et les sections transversales tant dans le sens de la largeur que dans le l sens de la longueur devraient être aussi rectangulaire que possi- ble Pour atteindre de tels résultats lors du laminage d'une bande,. le mouvement d'instabilité latérale tend à se produire très fré- quemment et une opération de laminage stable devient très difficile. Afin d'éviter cette instabilité on a préconisé un procédé selon lequel les signaux de sortie des cellules de chargement c et d (voir figure 1) disposées du coté droit et gauche du laminoir e soient utilisées pour détecter si oui ou non le mouvement latéral de la bande a se produit, de sorte que si la sortie de l'une des cellules de chargement c et d est augmentée, la puissance de lami- nage peut être augmentée du côté o la charge-de laminage est aug- mentée Cette méthode a néanmoins un défaut, car le signal d'une cellule de chargement contient à la fois une composante due au mou- vement d'instabilité de la bande a et une composante due à l'aug- mentation ou à la diminution de la puissance de laminage En outre un système-de contrôle utilisé est instable, ce qui tend à provo- quer des vibrations De plus, le contrôle du déplacement latéral de la bande laminée a n'est pas précis en pratique. Même si le mouvement d'instabilité latérale de la bande peut être évité, il se produit un-gauchissement dû à la différence d'épaisseur asymétrique de la bande entrante dans le sens de la largeur et un gauchissement initial Un gauchissement est également provoqué par la différence de température sur la largeur D'ailleurs aucune solution satisfaisante à ces problèmes n'a été proposée La seule contre-mesure, c'est que la bande laminée ait une largeur suffisante et que les parties superflues de la bande laminée soient découpées ultérieurement pour obtenir une bande laminée de surface plane (c'est-à-dire surface plane vue du dessus) Il en résulte une diminution considérable de la productivité. La présente invention vise à surmonter les problèmes ci- dessus et d'autres rencontrés dans les méthodes de laminage con- nues et a pour objet d'éviter le mouvement d'instabilité latérale d'une bande à l'aide d'un procédé de contrôle stable et de corriger un gauchissement, par lequel la qualité de la bande laminée peut être améliorée et la productivité augmentée et la phase de laminage peut être exécutée de façon stable. Les objets ci-dessus et d'autres, les effets, caractéris- tiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, correspondant au dessin composé sur lequel: - la figure 1 est un schéma montrant qu'une bande est obligée de se déplacer vers une extrémité d'une paire de cylin- dres de travail; la figure 2 est une vue du dessus la figure 3 illustre le procédé selon la présente in- vention; la figure 4 montre l'inclinaison de la bande devant être laminée provoquée lorsqu'il y a une différence entre les écar tements de cylindres à droite et à gauche la figure 5 montre la section transversale de la bande étant laminée, lorsque la bande est inclinée comme montré figure 4 et, la figure 6 est un schéma utilisé pour expliquer le principe de la correction du gauchissement. La figure 3 illustre le procédé selon la présente inven- tion: un laminoir-étireur horizontal du type à réduction hydrau- lique 10 a une paire de cylindres de travail inférieurs et supé- rieurs 1 et 2, une paire de cylindres de pression supérieurs et inférieurs 3 et 4, des paliers de tourillon 5 et 6 qui portent l'arbre du cylindre de pression inférieur (les autres paliers de cylindre ne sont pas montrées) et des cylindres hydrauliques 7 et 8 pour exercer les forces de laminagee respectivement sur les paliers 5 et 6 des cylindres, et des cylindres hydrauliques 34 et de façon à laminer une bande 9 dans le sens de la largeur. Les cylindres hydrauliques 7 et 8 sont en communication avec des servovalves respectivement Il et 12 pour que la quantité d'huile reçue ou évacuée des cylindres hydrauliques 7 et 8 puisse être contrôlée Des capteurs 13 et 14 du déplacement des pistons sont fixés respectivement aux cylindres hydrauliques 7 et 8 de façon à détecter les courses du piston des cylindres hydrauliques 7 et 8 Des amplificateurs opérationnels 15 et 16 sont connectés respectivement aux servovalves 11 et 12 de façon à ce que les signaux de sortie des capteurs 13 et 14 du déplacement des pistons -puissent itre comparés à un signal de référence. Les écartements des cylindres à droite et à gauche sont contrôlés en contrôlant la quantité d'huile reçue ou évacuée des cylindres hydrauliques 7 et 8 en réponse aux signaux de sortie des servovalves Il et 12 Des différences dans l'écartement des cylin- dres peuvent être détectées indirectement par les capteurs du déplacement du piston 13 et 14 qui détecte respectivement le déplacement des tiges de piston des cylindres hydrauliques 7 et 8 Les sorties des capteurs 13 et 14 sont comparées à un signal de référence dans les amplificateurs opérationnels 15 et 16 S'il existe une différence-entre la sortie du capteur 13 et 14 et le signal de référence, la servovalve I 11 ou 12 est contrôlée en réponse à la différence ainsi obtenue, par laquelle la correction est effectuée. Un capteur 17 de déplacement latéral de la bande pour dé- tecter un mouvement latéral de la bande 9 est disposé en amont du laminoir-étireur horizontal 10 et la sortie du capteur 17 est com- parée dans un amplificateur opérationnel au signal de sortie pro- venant d'un circuit de détermination des valeurs de consigne 25 comprenant une mémoire 18 et un relais 19 Le signal de sortie 22 issu de l'amplificateur opérationnel 20 est transformé par un régulateur 21 de déplacement latéral de façon à obtenir les signaux 23 et 24 de correction d'écartement des cylindres à droite-et à gauche et à les appliquer respectivement aux amplificateurs opéra- tionnels 15 et 16. Un autre capteur 37 détectant le mouvement latéral de la bande (désigné par le capteur de gauchissement ci-après) est dis- posé en aval du laminoir-étireur vertical 36 et la sortie du cap- teur 27 est comparée dans un amplificateur opérationnel 38 au si- gnal de sortie du circuit de détermination des valeurs de consigne 25. Le signal de sortie 39 de l'amplificateur 38 est trans- formé par un régulateur de gauchissement 40 de sorte que le signal de sortie 41 corrigeant les positions des cylindres verticaux 32 et 33 à droite et à gauche est dérivé et appliqué aux amplifica- teurs 42 et 43 qui contrôlent les cylindres 34 et 35 Le système de contr 6 le du gauchissement décrit ci-dessus est pour l'essentiel similaire au système de contrôle du laminoir-étireur horizontal et aucun détail n'en est donc montré dans la figure 3. Lorsque le laminage a commencé, le relais 19 est mis hors circuit pour que la position de la bande 9 soit détectée ins- tantanément par le capteur 17 de déplacement latéral de la bande' et puisse gtre missen mémoire 18 et la sortie de la mémoire 18 est appliquée à l'amplificateur 20 comme valeur de consigne et à l'am- plificateur 38 comme signal servant de base de calcul du gauchis- sement. D'abord, c'est le contrôle de l'instabilité de mouvement latéral qui sera décrit Lorsqu'un mouvement d'instabilité laté- rale de la bande 9 se produit, le déplacement est détecté par le capteur 17 de déplacement latéral de la bande et est comparé dans l'amplificateur 20 à une valeur de consigne Le signal 22 en est déduit et appliqué au régulateur 21 de déplacement latéral Le régulateur 21 peut comprendre, par exemple, un amplificateur ou un circuit de gain proportionnel Une alternative pourrait être un circuit de réglage proportionnel et par dérivation ou un circu: d'intégration proportionnel et par dérivation L'un d'eux est cho: si selon la position de fixation du-capteur 17 de déplacement la- téral et selon les types de perturbations extérieures. La sortie du régulateur 21 est appliquée aux amplifica- teurs 15 et 16 comme signal de correction d'écartement des cylin- dres à droite et à gauche, Dans les amplificateurs 15 et 16 les signaux de déplacement du piston et les signaux de correction de l'écartement des cylindres sont comparés et en réponse aux dif- férents signaux obtenus, les servovalves Il et 12 contrôlent la quantité d'huile reçue ou évacuée des cylindres hydrauliques 7 et 8. En conséquence, les écartements des cylindres à droite et à gauche varient afin de forcer là bande 9 à revenir à la=va- leur de consigne qui est en mémoire 18. Plus particulièrement la différence des charges à lami- ner appliquée sur les côtés gauche et droit du laminoir est pro- voquée par la différence de dureté sur la largeur de la bande à laminer, une réduction de la section transversale (conicité) dans le sens de la largeur de la'bande, la déviation (c'est le phéno- mène de la ligne médiane de la bande entrant dans les cylindres de travail ne coïncidant pas avec la ligne médiane d'un laminoir) résultant de la différence d'écartement de laminage entre les c 8 tés droit et gauche, Il en résulte que la vitesse d'étirage de la bande est plus rapide du c 8 té à écartement de cylindres plus large que du côté à écartement de cylindres plus étroit, de ce fait, comme le montre la figure 4, la bande entrant dans les cy- lindres de travail est obligée de s'incliner d'un certain angle par rapport à la ligne médiane du laminoir et ainsi par rapport au sens de passage de la bande La bande inclinée a avance à anglel droits par rapport à l'axe du cylindre de travail b de sorte que la bande a est déplacée latéralement vers le c 8 té o l'écartement des cylindres est plus grand ce phénomène est appelé mouvement d'instabilité latérale dans cette description Il en résulte un écartement de cylindres qui continue à augmenter et le déplacement latéral de la bande laminée en est facilité L'écartement des cylindres se produit comme le montre la figure 5 Une fois que le mouvement d'instabilité latérale a commencé, il est difficile de laminer la bande de manière stabilisée. S'il y a une différence d'écartement de cylindres entre les côtés droits et gauches des cylindres, le déplacement latéral d'une bande vers le côté à écartement plus large se produit. C'est pourquoi l'écartement de cylindre vers lequel la bande à laminer est déplacée devrait être réduit. Maintenant suit la description de la correction du gau- chissement L'amplificateur 38 calcule la différence entre le signal de sortie du capteur l 7 et la sortie du capteur de gauchis- sement 37 (qui détecte la position de la bande 9 quittant le la- minoir-étireur vertical 36) et la sortie de l'amplificateur 38 est appliquée au régulateur de gauchissement 40. La sortie du régulateur de gauchissement 40 est appli- quée comme valeur de consigne 41 pour le-système de contrôle de la position de laminage verticale (n'est pas montré) aux amplifi- cateurs 42 et 43 qui à leur tour comparent les signaux de déplace- ment de piston (n'est pas montré) des cylindres 34 et 35 au signal de correction de la position 41 En réponse au signal de référence, des servovalves (ne sont pas montrées) sont excitées de façon à- pouvoir modifier les positions des-cylindres verticaux 32 et 33. Ainsi les cylindres verticaux 32 et 33 sont déplacés uniformément dans la direction du gauchissement de la bande En d'autres termes, la trajectoire est modifiée de sorte qu'un moment de flexion M est exercé sur la bande 9 (voir figure 6) Dans la figure 6, les lignes en pointillés montrent la situation initiale; et la lettre de référence A indique la direction du déplacement; e, le point de charge entre les cylindres verticaux droit et gauche; et P la force de charge. D'o, le moment de flexion M mentionné ci-dessus est formulé par M = P x e. Comme décrit ci-dessus, conformément à la présente inven- tion, le mouvement d'instabilité latérale et le gauchissement d'une bande peuvent être détectés directement, Le mouvement d'ins- tabilité latérale est contrôlé en contrôlant les écartements de cylindres à droite et à gauche du laminoir horizontal Le gauchis- sement de la bande laminée est corrigé en changeant la trajectoire dans le laminoir vertical, Ainsi le mouvement d'instabilité latérale peut Etre évit et l'opération de laminage peut être faite de faç_on stable, De plus le gauchissement de la bande à laminer peut ftre éliminé. Donc la productivité de la bande laminée peut Etre sensiblement améliorée. Dans cette description, le capteur de gauchissement est disposé en aval du laminoir vertical, -mais il peut également être posé entre le laminoir horizontal et le laminoir vertical 10 et 36 En outre différents types de capteurs de gauchissement peuvent être utilisés Du reste à partir du moment o le capteur de dépla- cement latéral et le capteur de gauchissement peuvent détecter les bords de la bande à laminer, ils peuvent être du type à contact ou sans contact. REVENDICATIONS I Procédé pour contr 6 ler le mouvement d'instabilité laté- rale et le gauchissement de la bande à laminer, caractérisé en ce qu'il comprend la détection de la déviation latérale de la bande entrant dans un laminoir horizontal et la'modification des-écarte- ments de cylindres à droite et à gauche du laminoir horizontal en réponse à ladite déviation de la bande entrant dans le laminoir horizontal, permettant de contrôler le mouvement d'instabilité latérale de la bande à laminer et le gauchissement de la bande provenant d'une déviation latérale de la bande quittant le laminoir horizontal et la déviation latérale de la bande entrant dans le laminoir horizontal pour corriger le gauchissement de la bande à laminer au moyen d'un laminoir vertical disposé en aval dudit laminoir horizontal. 2 Appareil pour contr 8 ler un mouvement d'instabilité laté- rale et le gauchissement d'une bande à laminer, caractérisé en ce qu'il comprend un laminoir horizontal, un laminoir vertical disposé en aval dudit laminoir horizontal,des capteurs disposés en amont et en aval dudit laminoir horizontal pour la détection des dévia- tions latérales de la bande à laminerdes dispositifs pour comparer un signal provenant desdits capteurs en amont dudit laminoir hori- zontal et représentant la déviation par rapport à une valeur de consigne pour localiser la bande à une position prédéterminée, des moyens de transformation de signaux de sortie desdits moyens de comparaison, produisant ainsi des signaux de correction de l'é- cartement à droite et à gauche pour ledit laminoir horizontal, des moyens pour dériver le gauchissement par comparaison du signal de déviation dérivé dudit capteur disposé en aval dudit laminoir horizontal à ladite valeur de consigne, et des dispositifs pour transformer un signal de sortie issu desdits moyens de dérivation du gauchissement pour produire un signal de correction de la posi- tion de laminage pour ledit laminoir vertical, o l'écartement des cylindres dudit laminoir horizontal est modifié en fonction dudit signal de correction de l'écartement des cylindres et la position dans le sens de la largeur de la bande à laminer dans ledit lami- noir vertical est modifiée en réponse audit signal de correction de la position des cylindres.