[0001] L'invention concerne le laminage à chaud de produits plats ou longs notamment de
produits épais, dans des laminoirs à cages tandem et, plus spécialement, le préréglage
des cages avant engagement du produit.
[0002] L'utilisation des cages tandem, qui s'est imposée depuis longtemps pour les trains
finisseurs, commence à prendre de l'importance pour le laminage à chaud des produits
épais. Elle permet, en effet, une économie importante sur le dimensionnement des halles
et la longueur des tables de transport, un gain en chauffage par diminution des temps
de refroidissement et un temps de laminage plus court, donc une meilleure productivité.
Cependant, dans ce dernier cas les problèmes rencontrés sont beaucoup plus complexes,
du fait des fortes épaisseurs et des faibles caractéristiques mécaniques, que pour
le laminage à froid ou même le laminage à chaud des produits minces. En particulier
le contrôle, dans des limites relativement étroites, de la tension (traction ou compression)
entre les cages est indispensable si l'on veut éviter, sur un trop grand nombre d'ébauches,
des défauts de géométrie ou de surface. Une tension peut, bien entendu, apparaître
à tout moment du laminage du produit, dont les caractéristiques ne sont pas toujours
rigoureusement constantes, mais le plus grand risque d'apparition se situe au moment
de l'engagement de l'ébouche, déjà en prise dans une cage, dans la suivante. Il est,
bien sûr, possible de prendre les mesures nécessaires dès détection de la tension,
mais nettement préférable d'agir avant même que le produit n'atteigne la cage aval
en préréglant cette dernière, c'est-à-dire en lui donnant une vitesse compatible avec
celle de sortie du produit de la cage amont.
[0003] Pour des profilés, les variations de forme, par rapport à celle imposée par les cages
de laminage, de la tête et de la queue du produit, se traduisent par des variations
de traction au moment de leur passage. On a déjà proposé FR-A-1 505 873 pour les têtes
et US-A-4 003 229 pour les queues) d'agir sur les vitesses de rotation des cylindres
d'une cage lors de l'engagement de la tête ou avant entrée de la queue dans cette
cage. Mais ces procédés concernent des problèmes particuliers liés à la forme du produit
et ne sont pas d'application générale.
[0004] D'autre part, dans le cas de bandes, on a proposé, pour éviter des tractions ou des
bouclages nuisibles, de régler la distance inter- cylindres, sans agir sur les vitesses
de rotation des cages.
[0005] On sait également, d'après les enseignements des brevets FR-A-2 323 463 et FR-A-1
514 209, régler, en cours de laminage, la traction appliqiuée au produit, en évaluent
cette dernière indirectement par des' mesures d'effort de laminage ou de couple moteur
et en agissant sur les vitesses des cylindres pour ramener la valeur prise par le
paramètre de réglage choisi à une valeur prédéterminée.
[0006] On a déjà proposé une méthode de préréglage avant engagement du produit dans la cage
correspondante consistant à calculer les réductions d'épaisseur prévues et, en égalant
les débits, à en déduire les vitesses du produit et des cylindres. Mais cette méthode
ne peut donner qu'une approximation très grossière: les épaisseurs obtenues en pratique
sont rarement celles calculées. On risque donc de voir apparaître des bouclages si
le débit calculé est insuffisant, ou une traction encore plus dangereuse car, sauf
pour des valeurs très élevées, elle ne se traduit pas par un phénomène visible pour
l'opérateur pendant le laminage.
[0007] Dans sa FR-A-2 395 086, publiée après la date de priorité de la présente demande,
le demandeur a exposé un procédé permettant de déterminer en continu et de maintenir
à une valeur optimale la tension entre les cages. Ce procédé consiste à mesurer en
continu les vitesses du produit et des cylindres, à calculer le glissement correspondant,
à le comparer à une valeur de consigne et à modifier éventuellement les vitesses de
l'une ou des deux cages de manière à annuler la différence entre la valeur calculée
et la valeur de consigne. Les valeurs des vitesses qui, pour une ébauche, conduisent
à des conditions de laminage sous tension faible, peuvent alors être utilisées comme
valeurs de préréglage pour l'ébauche suivant. Les résultats obtenus sont bien meilleurs
que ceux provenant d'un simple calcul de débits et, souvent, peuvent être considérés
comme satisfaisants. Cependant, deux ébauches successives ont rarement des caractéristiques
indentiques et il faut généralement effectuer de légères corrections de vitesse lors
de l'engagement du produit dans la cage aval.
[0008] Le but de la présente invention est précisément, dans le cas où l'on dispose de modèles
de laminage utilisant comme grandeur de référence la vitesse du produit, de fournir
un préréglage plus fin des cages.
[0009] A cet effet l'invention a pour objet un procédé de préréglage des cages d'un train
continu à cages tandem pour le laminage à chaud de produits métalliques, notamment
de produits épais, à l'aide d'un modèle donnant les relations entre les valeurs de
certains paramètres tels que les vitesses d'entrée et de sortie, les dimensions et
les variations de température du produit, les forces et couples de laminage, le glissement,
les tractions d'entrée et de sortie, la grandeur de référence étant la vitesse, procédé
selon lequel on agit sur la vitesse de rotation des cylindres et caractérisé en ce
que:
- les réductions d'épaisseur par cage étant choisies, on calcule, à l'aide du modèle,
le rapport des vitesses de rotation des cages amont et aval et la vitesse de sortie
du produit de la cage amont;
- on mesure la vitesse de sortie du produit de la cage amont, ce dernier étant en
prise dans cette seule cage;
- on compare la vitesse mesurée avec la vitesse calculée;
- on corrige, si nécessaire, les coefficients affectant les différents paramètres
des relations fournies par le molèle en les recalculant à partir de la valeur mesurée
de la vitesse du produit;
- on calcule, à l'aide des coefficients corrigés du modèle le nouveau rapport des
vitesses de rotation des cylindres des deux cages.
- on modifie la vitesse de rotation d'au moins une des cages selon le nouveau rapport
avant entrée du produit dans la cage aval.
[0010] On peut corriger soit la vitesse de rotation de la cage amont, soit celle de la cage
aval, l'autre vitesse de rotation étant maintenue constante, en imposant la valeur
calculée à partir du nouveau rapport des vitesses de rotation des cylindres des deux
cages.
[0011] Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, on effectue également des
mesures d'épaisseur d'entrée et de sortie du produit et des mesures de force de laminage
et on corrige de manière plus fine les coefficients du modèle en les recalculant à
partir de la valeur mesurée de la vitesse de sortie du produit de la cage amont et
des valeurs mesurées des épaisseurs et de la force de laminage.
[0012] Selon une variante de mise en oeuvre de l'invention, la vitesse de sortie du produit
de la cage amont est mesurée par la méthode dite de correlation, connue en soi, qui
sera rappelée par la suite.
[0013] Le procédé selon l'invention peut être appliqué à un laminoir où le produit est en
prise dans plus de deux cages successives. On obtient alors une approximation suffisante
en considérant les cages comme indépendantes deux à deux et en les préréglant successivement.
[0014] Comme on le comprend, le procédé selon l'invention consiste essentiellement à assurer
la compatibilité du rapport des vitesses de deux cages successives avec les débits
de métal devant les traverser avant même que le produit n'ait atteint la cage aval.
Lorsqu'on n'emploie pas de modèle pour effectuer le laminage, le seul mode de préréglage
possible est l'utilisation, pour une ébauche, des valeurs obtenues pour une ébauche
précédente de caractéristiques voisines, laminée dans des conditions satisfaisantes,
à l'aide par exemple de procédé exposé dans la FR-A-2 395 086. Cependant, les progrès
récents effectués dans la connaissance des phénomènes de déformation au cours du laminage
ont permis de mettre au point un certain nombre de modèles, reliant des grandeurs
telles que les vitesses et les épaisseurs d'entrée et de sortie, les forces et couples
de laminage, les dimensions et les variations de température du produit, les tractions
d'entrée et de sortie, modèles qui sont actuellement disponibles dans la littérature.
Afin de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, il est nécessaire d'utiliser
un modèle où la grandeur de référence est la vitesse, afin de pouvoir recalculer tous
les coefficients à partir d'une simple mesure de vitesse de sortie du produit.
[0015] Le procédé selon l'invention peut, bien entendu, être employé seul ou suivi d'un
procédé de contrôle de tension quelconque lorsque le produit est entré dans la cage
aval, mais il est particulièrement avantageux de l'associer au procédé de contrôle
de tension en continu exposé dans la FR-A-2 395 086. Lorsque, notamment, les mesures
de vitesse sont effectuées par la méthode de corrélation, les détecteurs et les moyens
de traitement des signaux qu'ils fournissent peuvent être communs aux deux procédés.
On peut ainsi assurer un contrôle complet de la tension à laquelle est soumis le produit,
depuis son entrée dans la cage amont jusqu'à sa sortie de la cage aval, et, par conséquent,
réduire de façon appréciable le nombre d'ébauche rebutées pour. une mauvaise géométrie
due à une traction ou une compression excessive.
[0016] L'invention sera de toutes façons bien comprise en se reportant à la description
qui va suivre, donnée à titre d'exemple, purement illustratif, en référence à la planche
de dessin annexée sur laquelle:
- la figure 1 schématise deux cages consécutives d'un train dégrossisseur
-la figure 2 représente la vitesse du produit entre les deux cages en fonction de
sa position par rapport à celles-ci.
[0017] Le produit considéré est un produit plat épais, mais il est bien clair que la transposition
à tout produit long peut se faire de façon immédiate, en remplaçant la notion d'épaisseur
par celle de section.
[0018] Sur la figure 1 on peut voir en 1 le produit, en prise dans la cage 2 et se dirigeant
vers la cage 3. Les deux cages ont été schématisées par leurs cylindres de travail.
L'ébauche sort de la cage 2 avec la vitesse V
S, mesurée par tout moyen suffisamment précis, mais de préférence à l'aide du procédé
et du dispositif décrits dans le FR-A-2.161.757. Cette méthode consiste à calculer
la vitesse par détection et corrélation de deux signaux aléatoires semblables, décalés
dans le temps et liés au produit en déplacement. Deux détecteurs optiques 4 et 5,
des récepteurs photoélectriques par exemple, sont placés entre les cages, au-dessus
du produit, et sont disposés à une distance bien définie l'un de l'autre par rapport
au sens de défilement du produit. Les signaux émis par les détecteurs 4 et 5 sont
envoyés dans un corrélateur à retard asservi; pour déterminer la valeur initiale du
retard on utilise les signaux fournis par le passage devant les détecteurs de la tête
du produit. Ce dispositif est identique à celui préconisé dans la FR-A-2 395 086 et
il est d'ailleurs avantageux d'employer une seule paire de détecteurs judicieusement
placée entre chaque cage pour mettre en oeuvre les deux procédés ensemble.
[0019] On détermine, avant même que le produit ne soit engagé dans la cage 2, les réductions
d'épaisseur désirées et, à l'aide du modèle, on calcule les vitesses V
2 et V
3 à imposer aux cylindres de travail de chacune des cages. En fait, pour obtenir le
même résultat plusieurs réglages sont possibles car le paramètre à prendre en compte
est le rapport des vitesses des deux cages. Une fois ce premier préréglage effectué
le produit entre dans la cage 2 dont il ressort généralement avec une vitesse V
s différente de la vitesse Vg prévue par le modèle. A partir de cette valeur on calcule
les nouveaux coefficients du modèle et le nouveau rapport des vitesses à donner aux
cages. On effectue alors le préréglage final en imposant à la cage 3 la nouvelle vitesse
calculée. On pourrait aussi modifier la vitesse de la cage 2 seule ou les vitesses
des deux cages, mais il est plus simple d'agir seulement sur la cage 3. Afin d'adapter
plus complètement le' modèle aux caractéristiques réelles du produit laminé, on peut
prévoir d'équiper la train de jauges d'épaisseur (par exemple des jauges à rayons
y) et de dispositifs de mesure de la force de laminage, tels que des pressducteurs,
ou de ces derniers seulement qui permettent d'estimer les épaisseurs avec une approximation
suffisante.
[0020] Sur la figure 2 on a représenté la vitesse du produit 1 en fonction de sa position
par rapport aux cages 2 et 3 repérées sur l'axe des abscisses par les points C
2 et C
3. Lorsque le produit est en prise dans la cage 2 seulement, sa vitesse de sortie est
V
S; à rengagement dans la cage 3, si cette dernière à été correctement préréglée, la
vitesse du produit doit augmenter légèrement car il est préférable de laminer sous
traction légère, ainsi que le demandeur l'a exposé dans la FR-A- 2 395 086. Enfin
à la sortie de la cage 2 le produit n'est en prise que dans la cage aval et sa vitesse
augmente à nouveau. La courbe a correspond au préréglage optimal qui vient d'être
décrit, la courbe b, par contre traduit un préréglage incorrect, avec apparition d'une
traction trop forte à l'engagement dans la cage 3, traction causée par une vitesse
de rotation trop élevée de cette cage. Le procédé de préréglage selon l'invention
peut être facilement étendu à un nombre plus élevé de cages où le produit sera en
prise simultanément. En effet, selon une première approximation généralement suffisante,
on considère les cages comme indépendantes deux à deux. Les deux premières cages ayant
été préréglées de la manière exposée plus haut, on considère ensuite la seconde et
la troisième isolément et on prérègle cette dernière par le procédé selon l'invention,
en gardant toutefois constant le rapport des vitesses des deux premières cages. Cependant,
si le modèle de laminage est suffisamment élaboré, on peut tenir compte plus rigoureusement
du fait que la variation de vitesse entre les deux dernières cages est en partie imputable
à la traction qui s'établit entre les deux premières au moment de l'engagement dans
la troisième. De proche en proche on peut donc ainsi prérégler un nombre quelconque
de cages.
[0021] Le procédé selon l'invention permet donc de prérégler de façon optimale les cages
d'un laminoir et son association à un procédé de contrôle en continu de la traction
entre cages présente un intérêt économique certain en diminuant sensiblement le nombre
de produits rebutés pour défauts de géométrie.
1. Procédé de préréglage d'un train continu'à cages tandem pour le laminage à chaud
de produits métalliques, notamment de produits épais, à l'aide d'un modèle donnant
les relations entre les valeurs de certains paramètres tels que les vitesses d'entrée
et de sortie, les dimensions et les variations de température du produit, les forces
et couples de laminage, le glissement, les tractions d'entrée et de sortie, la grandeur
de référence étant la vitesse, procédé selon lequel on agit sur la vitesse de rotation
des cylindres et caractérisé en ce que:
- les réductions d'épaisseur par cage étant choisies, on calcule, à l'aide du modèle,
le rapport des vitesses de rotation des cages amont et aval et la vitesse de sortie
du produit de la cage amont;
- on mesure la vitesse de sortie du produit de la cage amont, ce dernier étant en
prise dans cette seule cage;
- on compare la vitesse mesurée avec la vitesse calculée;
-on corrige, si nécessaire, les coefficients affectant les différents paramètres des
relations fournies par le modèle en les recalculant à partir de la valeur mesurée
de la vitesse du produit;
- on calcule, à l'aide des coefficients corrigés du modèle le nouveau rapport des
vitesses de rotation des cylindres des deux cages.
- on modifie la vitesse de rotation d'au moins une des cages selon le nouveau rapport
avant entrée du produit dans la cage aval.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on calcule la nouvelle
vitesse de rotation de la cage aval à partir du nouveau rapport des vitesses de rotation
des cylindres des deux cages, la vitesse de rotation de la cage amont étant maintenue
constante.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on calcule la nouvelle
vitesse de rotation de la cage amont à partir du nouveau rapport des vitesses de rotation
des cylindres des deux cages, la vitesse de rotation de la cage aval étant maintenue
constante.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on effectue
des mesures d'épaisseur d'entrée et de sortie du produit et des mesures de force de
laminage et en ce que l'on modifie les coefficients du modèle en les recalculant à
partir de la valeur mesurée de la vitesse de sortie du produit de la cage amont et
des valeurs mesurées des épaisseurs et de la force de laminage.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vitesse
de sortie du produit de la cage amont est mesurée par détection et corrélation de
deux signaux aléatoires semblables décalés dans le temps et liés au produit, la corrélation
étant effectuée par un corrélateur à retard asservi, la valeur initiale dudit retard
correspondant à la vitesse moyenne de passage de la tête du produit devant les détecteurs.
1. A method for the preliminary adjustment of a tandem stand continuous mill for the
hot rolling of metal products, in particular thick products, by means of a model giving
the ratios between the values of certain parameters such as input and output speeds,
the dimensions and the temperature variations of the product, the rolling forces and
torques, the slip, the input and output tractions, the reference value being the'
speed, and in which method the rotational speed of the rolls is acted upon characterised
in that:
-the thickness reductions per stand having been selected, the rotational speed ratio
of the upstream and downstream stands and the output speed of the product from the
upstream stand are calculated by means of the model;
-the output speed of the product from the upstream stand is measured, the product
being engaged in this stand alone;
-the measured speed is compared with the calculated speed;
-the coefficients relating to the various parameters of the ratios provided by the
model are corrected, if necessary, by re-calculating them from the measured value
of the speed of the product;
- the new rotational speed ratio of the rolls of the two stands is calculated from
the corrected coefficients of the model;
-the rotational speed of at least one of the stands is modified in according with
the new ratio before the entry of the product into the downstream stand.
2. A method as claimed in claim 1, characterised in that new rotational speed of the
downstream stand is calculated from the new rotational speed ratio of the rolls of
the two stands, the rotational speed of the upstream stand being maintained constant.
3. A method as claimed in claim 1, characterised in that new rotational speed of the
upstream stand is calculated from the new rotational speed ratio of the rolls of the
two stands, the rotational speed of the upstream stand being maintained constant.
4. A method as claimed in one of claims 1 to 3, characterised in that measurements
of the input and output thickness of the product and measurements of the rolling force
are carried out, and in that the coefficients of the model are modified by re-calculating
them from the measured value of the output speed of the product from the upstream
stand and the measured values of the thicknesses and the rolling force.
5. A method as claimed in one of claims 1 to 4, characterised in that the output speed
of the product from the upstream stand is measured by the detection and correlation
of two similar random signals offset in time and related to the product, the correlation
being carried out by a servo-controlled delay correlator, the initial value of the
said delay corresponding to the average speed of passage of the head of the product
in front of the detectors.
1. Verfahren zum Voreinstellen einer fortlaufend Tandestraße zum Warmwalzen insbesondere
von dickem Walzgut mittels eines Modells, das Beziehungen zwischen den Werten einzelner
Parameter - z.B. der Eintritts- und Austrittsgeschwindigkeit, der Abmessungen und
der Temperaturänderungen des Walzgutes, der Walzdruckkräfte und -kräftepaare, des
Gleitverhaltens, der Eintritts- und der Austrittszugkräfte - vermittelt, wobei die
Geschwindigkeit des Walzgutes als Bezugsgröße dient und die Rotationsgeschwindigkeit
der Walzen gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man
- bei für jedes Gerüst wahlweise vorbe-, stimmter Dickenabnahme des Walzgutes mittels
des Modells das Verhältnis der Walzenrotationsgeschwindigkeiten des vorderen und des
hinteren Gerüstes und die Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes beim Verlassen des
vorderen Gerüstes berechnet;
- die Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes beim Verlassen des vorderen, allein mit
dem Walzgut im Eingriff befindlichen Gerüstes mißt;
-die gemessene Geschwindigkeit mit der errechneten Geschwindigkeit vergleicht;
-falls notwendig die von dem Modell gelieferten, die einzelnen zueinander in Beziehung
gesetzten Parameter betreffenden Koeffizienten nach Maßgabe der gemessenen Walzgutgeschwindigkeit
korrigiert;
-mittels der korigierten Modellkoeffizienten das neue Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeiten
der Walzen der beiden Gerüste errechnet;
-die Rotationsgeschwindigkeit mindestens eines Gerüstes nach Maßgabe des neuen Verhältnisses
vor dem Eintritt des Walzgutes in das hintere Gerüst ändert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die neue Rotationsgeschwindigkeit
des hinteren Gerüstes nach Maßgabe des neuen Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeiten
der beiden Gerüste errechnet, wobei Rotationsgeschwindigkeit des vorderen Gerüstes
konstant gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die neue Rotationsgeschwindigkeit
des vorderen Gerüstes nach Maßgabe des neuen Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeiten
der beiden Gerüste errechnet, wobei Rotationsgeschwindigkeit des hinteren Gerüstes
konstant gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Dicke des Walzgutes am Eintritt und am Austritt und die Walzdruckkraft mißt und die
Modellkoeffizienten nach Maßgabe der am vorderen Gerüst gemessenen Austrittsgeschwindigkeit
des Walzgutes, der gemessenen Dickenwerte und der Walzdruckkraft neu errechnet und
ändert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes am vorderen Gerüst durch den Vergleich zweier
von dem Walzgut ausgehender, zufälligen Schwankungen unterworfener, gleicher, gegeneinander
phasenverschobener Signale mißt, wobei der Vergleich mittels eines Korrelators mit
gesteuerter Verzögerung erfolgt und der Anfangswert der Verzögerung der mittleren
Durchgangsgeschwindigkeit des Walzgutkopfes vor den Empfängern entspricht.