Brevet FR2644715A1 — publié le 19900928

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'ALIGNEMENT DES ORGANES D'UNE MACHINE DE COULEE CONTINUE HORIZONTALE DES NETAUX La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'aligner les organes, tels que les rouleaux et la lingotière, d'une machine de coulée continue horizontale des métaux. Dans une machine de coulée continue horizontale des métaux, tels que l'acier, il est important que la lingotière, dans laquelle le produit est mis en forme, et les rouleaux de soutien et d'extraction, qui supportent et déplacent le produit achevant sa solidification, soient alignés latéralement selon une direction commune. I1 est également nécessaire d'effectuer le réglage de l'alignement vertical des rouleaux entre eux et par rapport à la lingotière. Un mauvais alignement de ces divers organes entraine, au cours de la progression du produit, l'application à celui-ci de forces qui tendent à dévier son axe. Ces déviations augmentent les frottements entre le produit et les organes de la machine, ce qui gêne le fonctionnement du système d'extraction. D'autre part, elles génèrent des contraintes au niveau de la peau du produit. Celles-ci peuvent conduire à l'apparition de fissures superficielles, voire à une déchirure de la peau en sortie de lingotière, entraînant une percée. La méthode d'alignement habituellement utilisée consiste à attacher une corde à piano, définissant la direction d'alignement désirée, entre deux points situés, l'un en amont de la lingotière, l'autre au niveau des rouleaux extracteurs. La corde traverse la lingotière. L'alignement des organes par rapport à cette corde est réalisé à l'aide d'instruments tels que des comparateurs et des règles. Cette méthode est longue à mettre en oeuvre : l'alignement complet d'une machine nécessite une journée et demie de travail. De plus, elle est relativement imprécise, car la corde à piano présente une flèche et ne définit pas une direction rigoureusement rectiligne. Enfin, cette corde est référencée par rapport à des indicateurs d'alignement qui sont parties intégrantes de la machine. Or celle-ci est susceptible d'être déréglée lors d'incidents de marche. La définition de la direction de référence peut donc elle-même être entachée d'erreurs, qui vont être cumulées avec les imprécisions sur les mesures des écarts d'alignement des organes. Le but de l'invention est de proposer une méthode plus rapide et plus précise pour l'alignement de la machine. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'alignement, par rapport à une direction rectiligne, d'un ou des organes d'une machine de coulée continue horizontale des métaux, tels qu'une lingotière et les rouleaux de soutien, caractérisé en ce qu'on matérialise une direction rectiligne au moyen d' un faisceau laser, en ce qu'on effectue des mesures des distances entre chacun desdits organes et le faisceau laser d'après la localisation du point d'impact dudit faisceau sur une cible dont on repère la position par rapport à chaque organe à aligner, et en ce qu'on déplace ensuite lesdits organes en les alignant sur une direction rectiligne donnée, les directions et les longueurs de déplacement des organes étant déduites des résultats desdites mesures. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un laser dont le faisceau matérialise une direction rectiligne, une cible interceptant ledit faisceau et montée sur un support, ladite cible étant -munie de moyens pour repérer la position de son centre sur ledit support et de moyens pour repérer le point d'impact du faisceau laser, et des moyens pour positionner ledit support connue par rapport aux organes dont on veut mesurer l'alignement. Dans une réalisation préférentielle, le laser est fixé sur un support indépendant de la machine de coulée continue. Comme on l'aura compris, la méthode d'alignement proposée est une méthode optique, permettant de mesurer l'alignement des organes de la machine par rapport à une direction de référence rigoureusement rectiligne. Cette direction est préférentiellement définie dans l'absolu, et non à partir d'organes de la machine qui doivent eux-mêmes être alignés les uns par rapport aux autres, ce qui évite de cumuler plusieurs erreurs successives. L'invention sera mieux comprise au vu de la description qui suit, en référence aux figures annexées suivantes - la figure 1 schématise le modele de cible qui est préférentiellement utilisé, ainsi que le dispositif permettant de localiser l'impact du faisceau laser sur cette cible - la figure 2 schématise une machine de coulée continue horizontale dont on est en train de mesurer l'alignement des rouleaux au moyen du dispositif selon l'invention. La figure 1 représente une cible d'un type connu grâce à laquelle la position des organes de la machine par rapport au faisceau laser peut être repérée de façon commode. Cette cible 1 comprend une cellule photoélectrique 2 de forme circulaire divisée en quatre quadrants A, B, C, D par deux axes XX et YY respectivement horizontal et vertical. Cette cellule 2 repose sur un support 3. Une vis micrométrique 4 permet de déplacer la cellule 2 sur le support 3 selon l'axe XX et de repérer la position du centre 5 de la cellule sur cet axe. Une vis micrométrique 6 joue le même rôle sur l'axe YY. La cellule 2 est connectée à un indicateur de zéro 7. Cet indicateur comporte deux rangées 8 et 9 de diodes électroluminescentes qui se croisent à angle droit. Ces rangées de diodes permettent de repérer par rapport aux axes XX et YY la position sur la cellule 2 du point d'impact 10 du faisceau 11 issu du laser 12 : sur la rangée 8, la diode qui s'allume est représentative de l'abscisse du point 10 déterminée par rapport à l'axe XX, et sur la rangée 9, la diode qui s'allume est représentative de l'ordonnée du point 10, déterminée par rapport à l'axe YY. Lorsque seules les quatre diodes entourant le point d'intersection des rangées 8 et 9 sont allumées, cela signifie que le faisceau 10 arrive sur la cellule 2 en son centre 5. La figure 2 schématise la manière dont est réalisé l'alignement des rouleaux de la machine. Tout d'abord, il est nécessaire de déterminer une direction de référence, par rapport à laquelle l'alignement sera mesuré. A cet effet, le laser 12 est fixé à un support 13, de préférence indépendant de la machine et reposant sur le sol 14, et on oriente le faisceau 11 dans la direction désirée. Pour régler l'alignement de chacun des rouleaux 15, on emploie une règle creuse 16 à une extrémité de laquelle on fixe le support 3 de la cellule 2. Cette fixation est effectuée de façon que lorsque les deux vis micrométriques indiquent la position 0, le centre de la cible est positionné sur l'axe de la règle, dont la distance d à l'extrémité inférieure de la règle, qui repose sur les rouleaux, est connue. La longueur de cette règle est calculée pour que celle-ci puisse reposer sur deux rouleaux successifs. La forme de sa partie qui vient au contact des rouleaux épouse celle de la surface des rouleaux, et présente, par exemple, un angle droit correspondant à la gorge d'un rouleau. Dans le cas général, la règle est de section carrée. Pour déterminer l'écart d'alignement d'un rouleau 15 par rapport à la direction matérialisée par le faisceau laser 11, on place la règle de telle sorte que la cellule 2 se trouve au-dessus de ce rouleau. Puis, à l'aide des vis micrométriques 4 et 6, on amène le centre 5 de la cible en coincidence avec le point d'impact du faisceau il sur la cellule 2, et on relève les indications de chacune des deux vis micrométriques. L'opération est répétée pour chacun des rouleaux dont on veut mesurer l'alignement.Pour chaque rouleau i, on dispose ainsi de deux coordonnées xi et yi représentatives respectivement de son écart latéral et de son écart vertical par rapport à la direction définie par le laser. Une fois obtenues les coordonnées x. et yi, on associe à chaque i i rouleau une coordonnée z représentative de sa distance sur l'axe ZZ, défini par le faisceau laser, par rapport à un point de référence 0 tel que l'entrée de la lingotière. On calcule alors par la méthode des moindres carrés l'équation dans le repère (XX,O,ZZ) de la droite de régression x = Az + B, dite "droite des moindres réglages latérale" qui est telle que l'alignement des rouleaux sur cette droite nécessite un déplacement latéral minimal des rouleaux. De même, on calcule l'équation dans le repère (YY,O,ZZ) de la droite de régression y = Cz + D, dite "droite des moindres réglages verticale", qui est telle que l'alignement des rouleaux sur cette droite nécessite un déplacement vertical minimal des rouleaux.Une fois ces deux droites déterminées, on déplace latéralement et verticalement les rouleaux de la machine de façon à rendre les coordonnées x,et yi égales à celles déterminées, pour les coordonnées z correspondantes, par les "droites des moindres réglages latérale et verticale" : le rouleau i situé à une distance z. doit être déplacé latéralement d'une distance x égale à (A1+B) - x. et verticalement d'une distance y égale à (Czi+D) - yi. I1 en résulte que les rouleaux sont alignés sur une droite dite "droite des moindres réglages", définie par l'axe de la règle quelle que soit la position de cette dernière dans la machine, et dont les points ont, dans le repère (O,XX,W,ZZ), les coordonnées x, y et z telles que x = Az+B et y = Cz+D. En particulier, la distance sur l'axe YY entre le fond de la gorge de chaque rouleau et la "droite des moindres réglages" est égale à d. On réalise ensuite l'alignement de la lingotière 17. Pour cela, la cible est fixée, par l'intermédiaire de son support, à la sortie de la lingotière 17, elle-même insérée dans un support 18. La sortie de la lingotière se trouve à une distance z du point O précédemment s défini sur l'axe ZZ. La position du centre de cette face de la lingotière est repérée par rapport à la cible, par exemple de la tanière suivante. A l'aide de la vis micrométrique 4, on déplace la cible sur l'axe XX, Jusqu'à mettre son bord extérieur en contact avec l'une des parois internes de la lingotière que coupe cet axe, et on note l'indication de position xl donnée alors par la vis.On déplace ensuite la cible sur le même axe XX, jusqu'à mettre son bord extérieur en contact avec la paroi interne opposée de la lingotière, et on note l'indication de position x2 correspondante. La coordonnée xcs du centre de la face de sortie de la lingotière sur l'axe XX correspond à Une opération similaire est répétée sur l'axe YY à l'aide de la vis micrométrique 6. Elle aboutit à la détermination de deux indications de position de la vis y1 et y2 lorsque la cible est en butée contre les deux parois de la lingotière coupées par l'axe YY. On en déduit la coordonnée YCs = Y2 du centre de la face de sortie de la lingotière sur l'axe YY. Puis à l'aide des vis micrométriques, on déplace la cible de façon à amener son centre sur l'axe matérialisé par le faisceau laser.Les indications données par les vis micrométriques sont alors notées xa et ya. On peut alors calculer les valeurs xs = xa - xcs, et ys = ya - ycs représentant respectivement l'écart latéral et l'écart vertical entre le centre de la face de sortie de la lingotière et l'axe matérialisé par le laser. D'autre part, on calcule pour z = zs les écarts x et y entre le faisceau laser et la "droite des moindres réglages", soit x = Az5 + B et y = CZS + D.On en conclut que, pour réaliser l'alignement latéral de la face de sortie de la lingotière sur la "droite des moindres réglages", il faut la déplacer sur l'axe XX d'une distance xs = x - x5. Pour réaliser l'alignement vertical, il faut sur tenir compte du format de la lingotière, dont le bord inférieur interne doit être dans l'alignement des gorges des rouleaux, soit à une distance d de la "droite des moindres réglages". Si on appelle 1 la demi-diagonale de la lingotière de section carrée, la face de sortie de la lingotière doit donc être déplacée sur l'axe YY d'une distance ys = d + y5 - y - 1. La même opération est répétée pour la face d'entrée de la lingotière, et aboutit à la détermination des écarts Xe et y e entre son centre et l'axe de coulée, puis des déplacements xe et y qu'il faut imposer à la face d'entrée pour réaliser son alignement. La lingotière est ensuite déplacée comme on vient de le définir, afin de la ramener sur l'axe de coulée. Bien entendu, des variantes de cette méthode peuvent être proposées. En particulier, on peut choisir de réaliser l'alignement des rouleaux non pas sur les "droites des moindres réglages", mais directement sur le faisceau laser. Les déplacements nécessaires des organes sont ainsi plus simples à déterminer, mais ils ont toutes les chances d'être globalement d'une plus large amplitude que dans le cas de la méthode précédente. La direction du faisceau laser doit alors être choisie avec soin pour que les déplacements nécessaires des organes n'excèdent pas les possibilités de la machine. L'alignement complet d'une machine selon la méthode indiquée demande moins d'une demi-journée de travail, et peut être réalisé avec une précision inférieure à l/lOmm au mètre. Le dispositif décrit est également applicable à toute installation comportant des rouleaux devant être alignés en hauteur et/ou en largeur, telle qu'un train à bandes. REVENDICATIONS 1) Procédé d'alignement par rapport à une direction rectiligne d'un ou des organes d'une machine de coulée continue horizontale des métaux, tels qu'une lingotière et les rouleaux de soutien du produit coulé, caractérisé en ce qu'on matérialise une direction rectiligne au moyen d'un faisceau laser, en ce qu'on effectue des mesures des distances entre chacun desdits organes et le faisceau laser d'après la localisation du point d'impact dudit faisceau sur une cible dont on repère la position par rapport à chaque organe à aligner, et en ce qu'on déplace ensuite lesdits organes en les alignant sur une direction rectiligne donnée, les directions et les longueurs de déplacement des organes étant déduites des résultats desdites mesures. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direction rectiligne sur laquelle on aligne les organes de la machine est constituée par la "droite des moindres réglages" déterminée d'après les mesures des distances entre les rouleaux et le faisceau laser. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direction rectiligne sur laquelle est alignée la machine est définie par le faisceau laser. 4) Dispositif pour l'alignement, par rapport à une direction rectiligne, d'un ou des organes d'une machine de coulée continue horizontale des métaux, tels qu'une lingotère (16) et les rouleaux de soutien (15) du produit coulé,caractérisé en qu'il comprend - un laser (12) dont le faisceau (11) matérialise une direction rectiligne, - une cible (2) interceptant ledit faisceau et montée sur un support (3), ladite cible étant munie de moyens pour repérer la position de son centre sur ledit support et de moyens pour repérer le point d'impact du faisceau laser, - des moyens pour déplacer la cible (2) sur le support (3), - et des moyens pour positionner ledit support (3) par rapport aux organes dont on veut mesurer l'alignement. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un support (13) indépendant de la machine de coulée continue, sur lequel est fixé le laser. 6)Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cible (2) est constituée par quatre cellules photosensibles A,B,C,D réparties sur quatre quadrants formant cercle. 7) Dispositif selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que les moyens pour repérer le point d'impact du faisceau laser sur la cible sont constitués par un indicateur de zéro (7) composé de deux rangées (8,9) de diodes électroluminescentes disposées selon un axe horizontal et un axe vertical, permettant de visualiser la position sur la cible du point d'impact (10) du faisceau laser. 8) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé én ce que les moyens de déplacement de la cible et les moyens de repérage de la position de son centre sur le support sont constitués par des vis micrométriques (4,6) disposées selon deux axes perpendiculaires. (XX,YY) 9) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour positionner le support de cible (3) par rapport aux rouleaux (15) sont constitués par une règle (16) reposant sur deux rouleaux successifs.