Brevet FR2689046A1 — publié le 19931001

La présente invention concerne les installations de coulée continue et, plus particulièrement, le contrôle de l'état des différents éléments constituant le système de soutien, ctest-à-dire essentiellement les différents rouleaux. Les rouleaux utilisés dans le système de soutien d'une installation de coulée continue peuvent présenter de nombreux défauts qui peuvent évoluer au cours du fonctionnement de l'installation. Un premier type de défaut est constitué par des défauts géométriques, à savoir essentiellement les défauts de faux rond, d'alignement des rouleaux et d'écartement entre les rouleaux. Par ailleurs, d'autres défauts de type mécanique peuvent survenir au cours du fonctionnement ; il s'agit de défauts concernant l'état des paliers des rouleaux ou l'état du rouleau lui même qui peut être cassé. Actuellement, la détermination de l'état des différents éléments du système de soutien est faite hors coulée ; on utilise un mannequin muni d'appareils de mesure que l'on fait circuler dans l'installation pour mesurer les différents paramètres. L'opération de contrôle de l'état des différents éléments du système de soutien ne peut donc se faire que de manière périodique, par exemple entre deux séquences de coulée, c'est-à-dire après la coulée de six à dix poches, ce qui corresponds à un intervalle de trois à six heures entre deux opérations de contrôle. Il en résulte que s'il se produit un incident, on ne pourra le constater qu'après une séquence de coulée et, par suite, avec un certain retard. Par ailleurs cette opération de contrôle s'ef- fectue à froid et à vide ; en particulier les éléments du système de soutien ne sont pas soumis aux efforts thermiques et mécaniques de la brame. Par exemple, le fait qu'un palier soit "fatigué" ne pourra être constaté à froid. Enfin cette opération de contrôle constitue un temps mort, ce qui nuit au rendement de l'installation. C'est pourquoi il est souhaitable de pouvoir réaliser une opération de contrôle de l'état géométrique ou mécanique des différents éléments constitutifs du système de soutien de manière continue pendant le fonctionnement de l'installation de coulée, c'est-à-dire en temps réel. Un tel contrôle en temps réel permet de détecter des défauts de manière plus précoce et de suivre leur évolution. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de contrôle en temps réel et en fonctionnement de l'état géométrique et mécanique des différents éléments constitutifs du système de soutien d'une installation de coulée continue, de la sortie de la lingotière jusqu'aux rouleaux de transfert, caractérisé en ce que l'on mesure la différence entre l'effort exercé par la brame sur au moins un rouleau supérieur et la force exercée par le vérin de réglage correspondant, la période de mesure est déterminée en fonction de la vitesse de la brame de manière à obtenir un écartement ou pas de mesure constant sur la brame, on détermine pour chaque coulée une valeur moyenne de ladite différence et on compare ladite valeur moyenne à au moins une première valeur de seuil de consigne et à au moins une deuxième valeur de seuil déterminée en fonction d'une série de valeurs immédiatement précédentes de ladite moyenne, un écart par rapport audit premier seuil fournissant un signal d'alarme de défauts géométriques d'alignement ou d'écartement et un écart par rapport audit second seuil fournissant un signal d'alarme mécanique de dégradation d'un rouleau ou d'un palier. Selon une autre caractéristique de l'invention on établit, pour chaque coulée, une courbe de la valeur de la différence précitée, on réalise une analyse harmonique de la courbe obtenue et, dans le cas où l'on détecte un pic au cours de ladite analyse harmonique, on compare le pic obtenu, d'une part, avec une valeur de consigne et, d'autre part, avec le pic de la coulée précédente, un écart par rapport à la valeur de consigne fournissant un signal d'alarme de faux rond et un écart avec la valeur du pic de la coulée précédente fournissant un signal d'alarme d'évolution du faux rond. Selon un mode de réalisation de l'invention, on compare la valeur moyenne de chaque coulée avec les cinq valeurs moyennes immédiatement précédentes. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on détermine la dérive de ladite valeur moyenne en utilisant la méthode des moindres carrés simples. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la mesure de la différence précitée subit une correction de format pour la ramener à une valeur prédéterminée de format de la brame. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, caractérisé en ce que, pour la mesure de l'effort exercé par la brame sur le rouleau supérieur, on utilise un peson implanté dans la cale d'épaisseur des paliers. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de mesure conforme à la présente invention - la figure 2 est un ordinogramme décrivant les différentes étapes du procédé selon l'invention ; et - les figures 3 à 7 sont des courbes illustrant des différentes étapes du procédé selon l'invention. La figure 1 représente schématiquement deux rouleaux correspondants du système de soutien d'une installation de coulée continue. La brame 1 circule entre un rouleau inférieur 2 et un rouleau supérieur 3 dont les axes sont supportés par des paliers 4. La pression exercée sur la brame 1 par le rouleau supérieur 3 est réglée au moyen de deux vérins 5 qui agissent sur les paliers 4 du rouleau supérieur 3. Conformément à l'invention, on mesure la différence entre l'effort exercé sur la brame 1 sur le rouleau supérieur 3 et la force exercée par les vérins de réglage 5. Ceci peut par exemple être obtenu en utilisant des capteurs de pression sur les vérins 5 et des pesons 6 disposés de part et d'autre des rouleaux 2 et 3 entre les paliers 4 du rouleau inférieur 2 et du rouleau supérieur 3, par exemple dans les cales d'épaisseur des paliers 4. La différence entre l'effort exercé par le vérin fourni par les capteurs de pression et l'effort mesuré grâce aux pesons 6 est égale à l'effort exercé par la brame sur le rouleau supérieur ou rouleau d'intrados. Cette valeur d'effort dépend de plusieurs paramètres, en particulier de la pression ferrostatique qui est liée à la position du point de mesure, du pas des rouleaux de soutien et de la largeur de la brame. On peut calculer la valeur de cet effort dans les conditions idéales de fonctionnement. Mais cette valeur se modifie lorsque l'installation se dérègle, par exemple lorsqu'il existe un défaut de faux rond, d'alignement ou d'écartement. Par conséquent la valeur de l'effort exercé par la brame sur le rouleau supérieur est représentative de la présence de défauts géométriques ou mécaniques. Conformément à l'invention, on effectue une mesure à pas constant, chaque intervalle de mesure correspondant à un déplacement prédéterminé de la brame; on réalise ainsi une synchronisation spatiale des mesu res; ceci est obtenu en mesurant en permanence la vitesse de la brame et en régulant les instants de mesure en fonction de cette vitesse de manière à obtenir un pas de mesure sur la brame qui a une valeur constante. Conformément à l'invention, chaque valeur de mesure est comparée à une valeur de consigne prédéterminée et on détermine un seuil d'écart par rapport à cette valeur de consigne. Lorsque la valeur mesurée dépasse cette valeur de seuil d'écart, on engendre un signal d'alarme signalant l'apparition d'un défaut géométrique du système de soutien. Par ailleurs, on calcule en permanence une valeur moyenne des valeurs correspondant à un nombre prédéterminé de mesures précédant immédiatement la mesure en cours. On établit la valeur moyenne de ces mesures et on la compare en permanence avec un deuxième seuil. Lorsque la valeur moyenne des mesures précédentes dépasse ce seuil,on engendre un signal d'alarme signalant un défaut mécanique de l'installation, par exemple la dégradation d'un rouleau ou d'un palier. Selon une autre caractéristique de l'invention, on établit, pour chaque coulée, une courbe de la valeur de différence précitée, on effectue une analyse harmonique de la courbe obtenue et, si cette analyse fournit un ou plusieurs pics de fréquence, on compare chaque pic détecté avec une valeur de consigne de manière à fournir un signal d'alarme de faux rond ; on compare également la valeur de chaque pic détecté avec la valeur du pic correspondant de la coulée précédente et lorsque la différence dépasse un certain seuil prédéterminé, on engendre un signal d'évolution du faux rond. L'ordinogramme de la figure 2 indique le déroulement d'un exemple de réalisation du procédé selon l'invention. L'étape 10 correspond à l'acquisition des données, c'est-à-dire des valeurs correspondant à l'effort exercé par la brame sur le rouleau d'intrados 3. Ces valeurs subissent au cours d'une étape 11 une correction qui permet de ramener cette valeur à un format constant de manière à tenir compte des différentes largeurs de brame, en particulier. Les valeurs ainsi corrigées sont traitées, au cours d'une étape 12, de manière à obtenir une moyenne des valeurs mesurées pendant une coulée. Au cours d'une étape 13 on obtient donc un point de mesure qui est porté, au cours d'une étape 14, sur une courbe telle que celle représentée à la figure 3 sur laquelle on a reporté tous les points obtenus pour chaque coulée pendant une période donnée. On voit sur cette courbe cde la figure 3 qui concerne en fait les mesures effectuées sur le rouleau numéro 69 d'une installation de coulée continue que le rouleau précédent a été brusquement détérioré ce qui correspond aux trois points de mesure 7 ; les mesures suivantes ont été faites après remplacement de ce rouleau défectueux. La détection de ce défaut par comparaison de la valeur moyenne d'un nombre prédéterminé des dernières valeurs, par exemple 5, avec un seuil est effectuée au cours de l'étape 15 et on en conclut au cours de l'étape 16 à l'existence d'un défaut correspondant à la détérioration d'un palier ou d'un rouleau. Dans le cas où l'écart de la valeur moyenne des cinq dernières mesures est inférieur au seuil prédéterminé, on conclut au cours de l'étape 17 à l'absence de défaut. Ce seuil est déterminé en fonction d'une série de valeurs moyennes précédant immédiatement la valeur instantanée. A partir de la courbe représentée à la figure 3, on établit une courbe telle que celle représentée à la figure 4 où l'on cherche à mesurer l'écart des valeurs moyennes par rapport à une valeur de consigne A. Dans ce cas, on peut constater que dans le cas d'un défaut géométrique, par exemple un désalignement d'un rouleau, il existe une dérive de la valeur moyenne de l'effort. L'existence d'un écart supérieur à un seuil prédéterminé par rapport à une valeur de consigne est réalisé dans l'étape 18 et dans le cas où cet écart est supérieur à la valeur de seuil, on conclut, au cours de l'étape 19 à l'existence d'un défaut d'alignement ou d'un défaut d'écartement de rouleau ; dans le cas contraire on conclut en 17 à l'absence de défaut. Les valeurs relevées et rectifiées au cours de l'étape 11 sont également traitées pour, au cours d'une étape 20 établir une courbe de l'effort en fonction de la longueur de la brame. On constate que la courbe obtenue a une forme sensiblement sinusoïdale qui est significative de l'existence d'un défaut de faux rond. La période de cette sinusoïde est fonction du diamètre du cylindre présentant le défaut de faux rond. Cette courbe subit une analyse harmonique, par exemple par transformation de Fourrier, au cours de l'étape 21, ce qui fournit la courbe représentée à la figure 6. Sur cette figure on a représenté le bruit de fond B et la fréquence a été transformée sur l'axe des abscisses en des valeurs de diamètres de rouleaux. On voit que pour une fréquence correspondant à un diamètre de 350 mm, c'est-à-dire le diamètre d'un rouleau précédent, il existe un pic important qui est significatif d'un défaut géométrique de faux rond ; au cours de l'étape 22, on détecte les pics de la courbe obtenue. S'il n'en existe pas, on en conclut, au cours de l'étape 23 à l'absence de défaut de faux rond. Par contre, s'il existe un pic, on effectue, au cours d'une étape 24, une surveillance de l'amplitude des pics comme représenté sur la figure 7 où l'on a représenté pour chaque coulée la valeur de pics particuliers. Sur cette courbe 7, on effectue, au cours d'une étape 25, une comparaison de la valeur de chaque pic avec la valeur du pic correspondant de la coulée précédente. Si l'écart entre les deux valeurs de pics ne dépasse pas un certain seuil, on en conclut, au cours d'une étape 26, que le défaut géométrique de faux rond n'évolue pas. Par contre si cet écart est supérieur au seuil prédéterminé, on en conclut, au cours de l'étape 27, que le défaut de faux rond évolue. Par ailleurs, on effectue au cours d'une étape 28 une comparaison de la valeur du pic relevé avec une valeur de consigne. Si l'écart constaté est inférieur à un seuil prédéterminé, on en conclut que le défaut de faux rond reste dans des valeurs tolérables, au cours d'une étape 29. Dans le cas contraire, on en conclut, au cours d'une étape 30, que le faux rond est important et on déclenche une alarme. Selon un mode-de réalisation de l'invention, les mesures décrites précédemment ne sont pas effectuées pour chaque rouleau mais sur des rouleaux séparés les uns des autres par le même nombre de rouleaux intermédiaires; par exemple on peut faire une mesure tous les cinq rouleaux. La détermination de la courbe de la dérive de l'effort moyen représentée sur la figure 4 peut avantageusement être réalisée en utilisant la méthode des moindres carrés simples. Dans un mode de réalisation de l'invention, la mesure est effectuée avec un pas de mesure correspondant à un centimètre de longueur de brame. On voit que l'invention permet de détecter l'apparition de défauts géométriques ou mécaniques et d'en suivre l'évolution de manière à fournir une alarme dès que le défaut devient important. Par ailleurs, l'invention offre la possibilité de détecter la fermeture du puits liquide de la brame. REVENDICATIONS- 1. Procédé de contrôle en temps réel et en fonctionnement de l'état géométrique et mécanique des différents éléments constitutifs (2,3) du système de soutien d'une installation de coulée continue, de la sortie de la lingotière jusqu'aux rouleaux de transfert, caractérisé en ce que l'on mesure la différence entre l'effort exercé par la brame (1) sur au moins un rouleau supérieur (3) et la force exercée par le vérin de réglage (5) correspondant, en ce que la période de mesure est déterminée en fonction de la vitesse de la brame de manière à obtenir un écartement ou pas de mesure constant sur la brame, en ce que l'on détermine pour chaque coulée une valeur moyenne de ladite différence et en ce que l'on compare ladite valeur moyenne à au moins une première valeur de seuil de consigne et à au moins une deuxième valeur de seuil déterminée en fonction d'une série de valeurs immédiatement précédente de ladite moyenne, un écart par rapport audit premier seuil fournissant un signal d'alarme de défauts géométriques d'alignement ou d'écartement et un écart par rapport audit second seuil fournissant un signal d'alarme mécanique de dégradation d'un rouleau ou d'un palier. 2. Procédé de contrôle en temps réel selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on établit, pour chaque coulée, une courbe de la valeur de la différence précitée, en ce que l'on réalise une analyse harmonique de la courbe obtenue et en ce que, dans le cas où l'on détecte un pic au cours de ladite analyse harmonique, on compare le pic obtenu, d'une part, avec une valeur de consigne et, d'autre part, avec le pic de la coulée précédente, un écart par rapport à la valeur de consigne fournissant un signal d'alarme de faux rond et un écart avec la valeur du pic de la coulée précédente fournissant un signal d'alarme d'évolution du faux rond. 3. Procédé de contrôle en temps réel selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on compare la valeur moyenne de chaque coulée avec les cinq valeurs moyennes immédiatement précédentes. 4. Procédé de contrôle en temps réel selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que l'on détermine la dérive de ladite valeur moyenne en utilisant la méthode des moindres carrés simples. 5. Procédé de contrôle en temps réel selon la revendication 1,3 ou 4, caractérisé en ce que la mesure de la différence précitée subit une correction de format pour la ramener à une valeur prédéterminée de format de la brame. 6. Procédé de contrôle en temps réel selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pas de mesure correspond à 1 cm de longueur de brame. 7. Procédé de contrôle en temps réel selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on effectue des mesures sur des rouleaux séparés les uns des autres par le même nombre de rouleaux intermédiaires. 8. Procédé de contrôle en temps réel selon la revendication 7, caractérisé en ce que la mesure est effectuée tous les cinq rouleaux. 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour la mesure de l'effort exercé par la brame (1) sur le rouleau supérieur (3), on utilise un peson (6) implanté dans la cale d'épaisseur des paliers (4).