Procédé de régulation des tractions/compressions dans un laminoir multicage à chaud et système de commande correspondant

Description

[0001] L'invention concerne essentiellement un procédé de régulation pour laminoir multicage à chaud et notamment pour laminoir multicage dépourvu de capteurs de force. Ce procédé est plus particulièrement destiné à éliminer les contraintes parasites de traction/compression auxquelles est soumis un produit, de type barre, tôle ou profilé métallique, en cours de laminage.

[0002] Comme il est connu, les opérations de laminage conduisent inévitablement à l'apparition de variations plus ou moins importantes des grandeurs qui sont liées à la déformation du métal laminé. Ceci est notamment la conséquence du fait que les forces et couples de laminage, la température du produit laminé et les coefficients de frottement ne restent pas rigoureusement constants lors du laminage. Les imprécisions dues à la conduite du processus de laminage ne peuvent être complètement éliminées et il y a, par exemple, de petites variations des vitesses instantanées. Il y a aussi des perturbations qui sont dues à des oscillations occasionnées par des imperfections de la chaîne cinématique propre au laminoir ou encore à une usure des outils mis en oeuvre.

[0003] Les variations des grandeurs de laminage et les variations dimensionnelles du produit en entrée de laminoir contribuent à la détérioration des attributs dimensionnels du produit fini. Toutes ces perturbations ont pour conséquence le non-respect des consignes de traction imposées par le schéma de laminage pour les différentes cages d'un laminoir. Ce non-respect se traduit par la présence de contraintes de traction ou de compression dans les parties de produit alors situées dans les intercages.

[0004] L'apparition d'une traction ou d'une compression dans un produit en prise dans plusieurs cages successives d'un train continu a notamment lieu lors de l'engagement du produit dans une des cages, lorsque le préréglage en vitesse de cette cage est imparfait. Le produit présent dans un intercage donné travaille en traction, si la cage en aval tend à tirer la cage en amont; elle travaille en compression, si la cage en amont tend à pousser la cage en aval par son intermédiaire. La différence entre les vitesses d'un produit en sortie d'une cage amont Vs_n-1 et en entrée de la cage aval suivante Ve_n donne naissance à une contrainte Δτ exprimée par la loi de Hooke, qui est telle que définie ci-dessous :

où Δτ est la variation de contrainte de traction ou de compression subie par le métal entre les deux cages, où L représente la distance entre ces cages et où E est le module de Young.

[0005] Lorsqu'un déséquilibre existe entre les vitesses de sortie Vs_n-1 de la cage d'amont identifiée n-1 et d'entrée Ve_n de la cage identifiée n qui lui succède, il se produit une modification de contrainte du métal dans l'intercage et un déplacement du point de fonctionnement des deux cages vers un point d'équilibre pour lequel le débit de sortie de la cage amont est égal au débit d'entrée de la cage qui la suit. Comme il est connu cette modification se traduit par des modifications d'épaisseur du métal laminé et des variations de glissement des deux cages concernées. Un phénomène d'auto-stabilisation du processus de laminage apparaît, il se fait au détriment des tolérances dimensionnelles du produit et du profil recherché.

[0006] L'apparition d'efforts de traction ou de compression dans un produit en prise dans plusieurs cages successives, en cours de laminage, a lieu aussi lorsque le produit n'est pas totalement homogène sur toute sa longueur et lorsqu'il présente des variations de section et/ou de dureté qui sont liées, par exemple, à des variations de température.

[0007] Ainsi, une variation de dureté dans un produit, à l'entrée d'une cage n-1, provoque une variation de section en sortie de cette cage et une variation du glissement aval, ce qui conduit à une modification du débit de métal en sortie de la cage.

[0008] Pour remédier à ces inconvénients, il existe des systèmes de commande appliqués aux laminoirs multicages qui comportent des moyens destinés à contrôler les tractions dans les différents intercages par une régulation individuelle du rapport couple de laminage/force de laminage cage par cage. Cette régulation implique la présence de capteurs et notamment de capteurs de force de laminage qui sont coûteux, difficiles à installer et à maintenir, et qui constituent potentiellement des sources de pannes. De plus cette solution, nécessitant la présence de capteurs, n'est pas toujours applicable, notamment dans le cas de trains de laminage à barres ou poutrelles où de tels capteurs sont rarement installés.

[0009] L'invention propose donc un procédé d'estimation, et de régulation des tractions/compressions dans un laminoir multicage travaillant des produits métalliques à chaud.

[0010] Selon une caractéristique de l'invention, à partir d'une situation initiale où à l'occasion du passage d'un produit par les différentes cages du train, il est mémorisé à titre de référence la valeur de couple mesurée pour chaque cage traversée par le produit, au moment où ce produit va atteindre la cage suivante en aval et alors que la cage pour laquelle la mesure est effectuée a été commutée de régulation de vitesse en régulation de couple. La dernière cage dans lequel le produit est entré agit en tant que cage pilote de vitesse vis-à-vis de toute autre cage, située en amont, pour permettre à celle-ci de conserver un couple égal à son couple de référence par une adaptation de sa vitesse.

[0011] Une réactualisation permanente de l'estimation du couple de traction et couple de laminage à traction nulle est effectuée pour chaque cage et l'estimation des tractions intercages permet une régulation de ces dernières à des niveaux prédéfinis dans un schéma de laminage. Ceci permet de viser un laminage avec des tractions intercages minimales, comme préconisé par de nombreux exploitants de laminoirs.

[0012] Selon une caractéristique de l'invention, à partir du moment où les mesures de couple de référence ont été mémorisées en tant que valeurs de référence de laminage, il est exploité une clé de répartition des contraintes de traction entre cages du train telle que:

où ΔC_T,i correspond, suivant son signe, à la variation de contrainte de traction ou compression pour la cage de rang i parmi les n cages du train,
où R_i et r_i sont le rayon de travail et le rapport de réduction pour la cage de rang i,
où S₀ correspond à la somme des variations du couple résistant mesuré (ΔC_i) ramenées au niveau de la mécanique (ΔC_i.r_i) et divisées par le bras de levier (

), ΔC_i étant la variation du couple résistant Ci par rapport au couple de référence mémorisé pour la cage de rang i,
avec λ_i égal à zéro, soit si le produit S₀.ΔC_i est négatif, soit si le produit S₀.ΔC_i est positif, alors qu'il s'agit de la première cage et que la variation de couple résistant mesuré ΔC₁, décalée en fonction de la vitesse sous la seconde cage, dépasse un seuil paramétrable, soit encore si le produit S₀.ΔC_i est positif, alors que la variation de couple résistant mesuré ΔC_i-1 est supérieure à un second seuil paramétrable et que la variation de ce couple résistant mesuré ΔC_i-1 décalée en fonction de la vitesse sous la cage i, avec i>1, est inférieure à un troisième seuil paramétrable;
ou λ_i égal à ΔC_i, si le produit S₀.ΔC_i est positif, alors qu'il s'agit de la première cage et que la variation de couple résistant mesuré ΔC_i décalée en fonction de la vitesse sous la seconde cage, est inférieure à un quatrième seuil paramétrable, ou soit encore qu'il s'agit d'une autre cage et que, soit la variation de couple résistant mesuré ΔC_i-1 est inférieure à un cinquième seuil paramétrable, soit cette variation de couple ΔC_i-1 décalée en fonction de la vitesse sous la cage i, avec i>1, est supérieure à un sixième seuil paramétrable.

[0013] L'invention propose aussi un système de commande pour laminoir multicage, travaillant des produits métalliques à chaud, dont les cages sont contrôlées par des unités de commande, à logique programmée, placées sous le contrôle d'au moins une unité de supervision commune, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens matériels et logiciels permettant d'assurer la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus.

[0014] L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec la figure évoquée ci-dessous.

[0015] La figure unique présente un schéma de principe d'un laminoir multicage.

[0016] Le laminoir schématisé sur la figure unique est supposé être un laminoir à chaud pour transformation de produits métalliques B. C'est par exemple un train à fil, à profilé ou barre, ou encore à bande ou plaque. Ce train est classiquement composé d'une pluralité de cages 1 successives représentées par une cage d'entrée de train 1₁ et une cage de sortie de train 1_n entre lesquelles sont figurées deux des cages intermédiaires 1₂ et 1_i, ces cages étant symbolisées par leurs paires de cylindres respectives.

[0017] Comme connu, les cylindres des cages sont entraînés par des moteurs électriques qui sont pilotés chacun par une unité de commande 2, telles les unités 2₁, 2₂, 2_i et 2_n. Ces unités sont elles-mêmes comprises dans un système de commande où elles sont sous le contrôle d'au moins une unité de supervision 3. Les unités de commande et de supervision sont ici supposés de type logique programmée et organisées autour de processeurs auxquels sont associées diverses mémoires et des interfaces spécialisées, notamment pour la commande des cages et pour l'exploitation du laminoir par le personnel exploitant. La structure et les fonctions respectives de ces éléments constitutifs combinant des moyens matériels et logiciels qui sont bien connus de l'homme de métier, ne sont développées ici que pour les parties qui ont un rapport direct avec l'objet de l'invention.

[0018] Comme indiqué plus haut, le procédé selon l'invention a pour objet d'éliminer de manière coordonnée les contraintes parasites de traction/compression par action au niveau des moteurs des cages du laminoir en prenant comme référence les couples développés par les différentes cages en vue d'obtenir un état dit de traction minimale au niveau du produit laminé lors du passage de ce produit par chacune des cages.

[0019] Le contrôle de traction minimale sur un train continu à un double intérêt, il permet de maintenir une contrainte minimale constante au niveau du produit ce qui en améliore la qualité, il permet aussi de réduire les phases de réglage des cages et donc d'éviter les déclassements des premiers produits. Il doit être réalisé tant à l'engagement du produit dans une cage que sur toute la longueur du produit.

[0020] Le contrôle de traction minimale à l'engagement est ici basé sur l'utilisation d'un dispositif à mémoire de couple qui suppose connue la valeur du couple de laminage C_L.

[0021] Comme il est connu, cette valeur peut être établie en exploitant la relation:

où I est le courant d'induit du moteur de cage, Φ est l'induction dans ce moteur ,ω la vitesse de rotation, J l'inertie ramenée à l'arbre moteur, K le coefficient de couple et Cp le couple de pertes mécaniques.

[0022] L'induction dans le moteur est reconstituée à partir de la mesure de la vitesse de rotation ω du moteur. Le couple de laminage s'écrit:

où C_Net I_N
représentent respectivement le couple nominal et le courant nominal du moteur.

[0023] Le calcul en temps réel du couple de laminage d'une cage peut être réalisé dans le variateur de vitesse ici supposé inclus dans l'unité de commande de cette cage. Il est alors obtenu à partir de la référence de couple C_m obtenue en sortie d'étage de vitesse et de la mesure de vitesse.

[0024] Le couple de laminage C_L est alors calculé de la façon suivante :

[0025] Un filtrage réalisé sur la référence de couple permet une mise en phase des signaux de couple et de vitesse afin d'améliorer la détermination du couple de laminage.

[0026] Un exemple de dispositif à mémoire de couple est décrit ici en relation avec les deux premières cages du train schématisé sur la figure unique. Ce dispositif agit à partir d'une situation initiale où les moteurs de ces deux cages sont régulés en vitesse, cette régulation étant réalisée de manière classique, par exemple à l'aide d'un variateur de vitesse de type SYCONUM de la demanderesse.

[0027] Une mesure du couple de laminage de la cage 1₁ est effectuée juste avant l'engagement dans la cage 1₂ d'un produit en cours de laminage dans la cage 1₁. Il n'y a alors aucune traction ou compression en amont ou en aval de la cage 1₁. La valeur de couple ainsi déterminée est alors mémorisée en tant que valeur de référence initiale pour la période postérieure du laminage.

[0028] Suite à cette mesure et à la mise en mémoire correspondante, le moteur de la cage 1₁ est commuté de régulation de vitesse en régulation de couple. Dès que le produit est engagé dans la cage 1₂, celle-ci, régulée en vitesse, agit alors comme cage pilote vis-à-vis de la cage 1₁ qui s'adapte en vitesse de manière à conserver son couple égal à son couple de référence.

[0029] La détection de la présence d'un produit dans une cage est indiquée par la présence d'un signal dit de produit en cage. Ce signal est élaboré dans le variateur de vitesse d'une cage, d'une part, en l'absence de transitoire de vitesse, lorsque le couple de laminage instantané est supérieur à une valeur de seuil fixe ou éventuellement établie en fonction du produit à laminer, et, d'autre part, lorsque le couple de laminage instantané est supérieur à un seuil depuis un temps déterminé, alors qu'un transitoire de vitesse est en cours.

[0030] La synchronisation ainsi réalisée entre les deux cages permet d'assurer une absence de contrainte dans l'intercage, après un phénomène transitoire du aux inerties mécaniques. Elle est obtenue par prise en compte de paramètres électriques classiquement mesurés au niveau des alimentations des moteurs des cages. Ceci évite donc les problèmes de mise en oeuvre et de stabilité classiquement liés aux capteurs, lorsque ceux-ci sont présents.

[0031] Le dispositif présente une grande sensibilité dans la mesure où les variations de traction qui se produisent en aval d'une cage, se traduisent par d'importantes variations du couple de laminage au niveau de cette cage.

[0032] A partir du moment où une absence de traction est obtenue dans l'intercage entre les deux premières cages, il est possible de répéter l'opération pour la troisième puis successivement pour toutes les cages suivantes du laminoir. Chaque cage devient tour à tour pilote pour les cages situées en amont, jusqu'au moment où le pilotage est pris en main par la cage suivante.

[0033] Il est également envisageable d'utiliser un tel dispositif à mémoire de couple, lorsqu'il est prévu qu'un produit soit soumis à une traction ou une compression déterminée dans un intercage, en modifiant la valeur de couple C_O,i mémorisée pour une cage 1_i juste avant l'impact du produit dans la cage 1_i+1 en lui ajoutant le couple de traction ou de compression souhaité.

[0034] C_O,i devient

où T_i,i+1 est la valeur de la traction ou compression intercage suivant qu'elle est positive ou négative et où R_i et r_i sont le rayon de travail et le rapport de réduction de la cage 1_i.

[0035] Il est aussi prévu de mettre en mémoire, la correction de vitesse apportée par le dispositif de mémoire de couple pour une cage, lors du laminage d'un produit, à partir de la valeur de référence initiale fixée par l'opérateur ou le schéma de laminage, de manière à corriger cette valeur de référence pour le produit suivant à laminer, si les produits sont homogènes entre eux. Ceci permet un auto-apprentissage pour les différentes cages du train à partir de corrections réalisées en phase de début de laminage.

[0036] Toutefois, l'utilisation du dispositif de mémoire de couple en phase d'engagement n'est préférablement pas conservée sous cette forme pour la suite de l'opération de laminage de manière à éviter que toute variation de couple ne soit considérée comme une variation de traction intercage.

[0037] Ainsi, toutes les cages en charge, à l'exception de la dernière qui est pilote de vitesse, sont régulées en couple, mais ce n'est pas le couple résistant qui est maintenu constant comme pendant la phase d'engagement. En effet, seule la part de couple correspondant au couple de traction de la cage est régulée. Une caractéristique de l'invention est de fournir les moyens d'estimer les différentes tractions intercages avec une bonne précision. Le niveau de traction régulé correspond généralement à un niveau proche de zéro ou de non-traction, mais il peut également correspondre à tout autre niveau souhaité

[0038] Le passage de la phase d'engagement à la phase de laminage normal se fait, pour la cage i, dès que le produit entre dans la cage i+1 et que le couple résistant de cette dernière est stable, le transitoire d'impact étant terminé.

[0039] Il est à noter que la dernière cage en charge dans un train est exploitée en tant que cage pilote de vitesse pour toute cage située en amont dans le laminoir. Toute variation de vitesse se produisant à son niveau doit donc se reporter en cascade sur toute cage placée en amont et ceci est ici réalisé par un dispositif de régulation des rapports de vitesse entre cages.

[0040] Ce dispositif a pour objet de contrôler le débit du train au droit de chaque cage pendant les phases d'engagement du produit et d'accélération globale du train, il est destiné à assurer la constance du rapport des vitesses de rotation de deux cages successives, telles 1_i et 1_i+1, par action sur celle de ces cages qui est en amont de l'autre.

[0041] A cet effet, le dispositif de régulation des rapports de vitesse met en mémoire, à titre de valeur de référence, le rapport de vitesses de rotation (ω_i-1/ω_i)₀ pour les cages 1_i-1 et 1_i, quand la cage 1_i est commutée en régulation de couple, juste avant que le produit en cours de laminage arrive à l'entrée de la cage 1_i+1 afin de pouvoir exploiter ultérieurement cette valeur de référence, au cours du laminage.

[0042] La cage 1_i s'auto-adapte en vitesse à l'engagement du produit en cours de laminage dans la cage 1_i+1 grâce à la régulation de couple et elle déclenche une correction de la vitesse de la cage 1_i-1, située en amont, d'une valeur

[0043] Toutes les cages du laminoir qui sont situées en amont se synchronisent alors successivement sous l'effet des régulations de rapport des vitesses spécifiques à chaque entraînement.

[0044] En phase de laminage normal le principe est exactement le même. La traction entre les cages i et i+1 est régulée par action sur la vitesse du moteur de la cage i et, comme précédemment, toutes les cages du laminoir en amont se synchronisent alors successivement sous l'effet des régulations de rapport des vitesses spécifiques à chaque entraînement.

[0045] L'algorithme permettant d'estimer toutes les tractions intercages découlent du raisonnement suivant :

[0046] On suppose d'abord qu'il n'y a pas de contrainte de traction ou compression dans le produit en entrée de la cage d'entrée 1₁ et en sortie de la cage de sortie 1_n du laminoir et l'on suppose que les couples de laminage à traction nulle sont constants et que les variations de couple résistant au droit de chaque cage ne sont dues qu'aux variations des couples de traction intercage. Il est alors possible de définir les relations suivantes pour les différentes cages d'un laminoir.

où ΔC_i est la variation du couple résistant par rapport au couple mémorisé pour la cage 1_i, T_i étant la traction ou la compression intercage suivant son signe, R_i et r_i étant le rayon de travail et le rapport de réduction pour cette cage 1_i.

[0047] Ces relations permettent d'établir l'équation suivante:

[0048] Le couple de laminage pour une cage, tel qu'indirectement mesuré à partir du couple moteur de cette cage, est constitué de deux composantes qui correspondent respectivement au couple de laminage à traction nulle et au couple de traction ou de compression. Il peut être exprimé par l'équation:

où C_L est le couple de laminage ramené au moteur de cage, où C_L,O est le couple de laminage à traction nulle ramené au moteur et où T_entrée et T_sortie sont respectivement la traction ou la compression intercage en entrée et en sortie de la cage considérée.

[0049] La première des deux composantes correspond au couple à fournir par le moteur d'une cage en l'absence de traction ou de compression en amont et en aval de la cage. La seconde de ces composantes a pour effet d'augmenter ou de diminuer le couple à fournir par le moteur de la cage considérée, suivant le cas.

[0050] Lorsque aux variations des contraintes de traction ou compression intercages s'ajoutent des variations de dureté ou de température du produit en cours de laminage ou encore des écarts dimensionnels au niveau de ce produit, les relations précédemment définies deviennent :

[0051] Ces relations conduisent à l'équation°:

mesuré ΔC_i décalée en fonction de la vitesse sous la seconde cage dépasse un seuil paramétrable, soit encore si le produit S₀.ΔC_i est positif, alors que la variation de couple résistant mesuré ΔC_i-1 est supérieure à un second seuil paramétrable et que cette variation de couple résistant mesuré ΔC_i-1 décalée en fonction de la vitesse sous la cage i, avec i>1, est inférieure à un troisième seuil paramétrable;
- λ_i est égal à ΔC_i, si le produit S₀.ΔC_i est positif, alors qu'il s'agit de la première cage et que la variation de couple résistant mesuré ΔC_i décalée en fonction de la vitesse sous la seconde cage est inférieure à un quatrième seuil paramétrable, ou soit encore qu'il s'agit d'une autre cage et que, soit la variation de couple résistant mesuré ΔC_i-1 est inférieure à un cinquième seuil paramétrable, soit cette variation de couple ΔC_i-1 décalée en fonction de la vitesse sous la cage i, avec i>1, est supérieure à un sixième seuil paramétrable.

[0052] La clé de répartition au niveau des cages d'un laminoir multicage peut donc être écrite sous la forme suivante dans le cas des variations de couple de laminage à traction nulle ΔC_L,0,i:

d'où β=

[0053] Cette forme convient bien, quels que soient les niveaux de couple des cages.

[0054] La clé de répartition au niveau des cages d'un laminoir multicage dans le cas des variations liées aux contraintes de traction ΔC _T,i est telle que :

et l'on a toujours

[0055] Il est donc possible d'estimer les parts respectives des tractions amont et aval dans le couple total de traction du moteur d'une cage pour chacune des cages en partant de la cage de sortie 1_n du laminoir et en remontant cage par cage vers la cage d'entrée 1₁.

[0056] Cette estimation s'établit alors au moyen des relations suivantes :

[0057] Les efforts de traction et/ou de compression intercages T_i peuvent être déterminés à partir des relations précédemment définies.

[0058] Le système de commande utilisé est un système entièrement numérique où toutes les tractions intercages sont périodiquement calculées à la période d'échantillonnage du système.

[0059] Ainsi à l'instant t=n.T ou T est la période d'échantillonnage et où n est l'indice de l'échantillon, on peut écrire :

où C_mem,o,i représente le couple de référence mémorisé à l'instant t=0 équivalent au couple de laminage à traction nulle à l'engagement de la cage i.

[0060] C_mem,i(n) est le couple mémorisé de la cage i à l'instant n.T.

[0061] ΔC_L,o,i(j) représente la variation de couple de laminage à traction nulle de la cage i à l'instant t=j.T par rapport à l'instant précédent (j-1).T.

[0062] ΔC_i(n) qui est la variation du couple de laminage de la cage i par rapport au couple mémorisé à l'instant précédent s'écrit alors :

où C_i(n) est le couple de laminage de la cage i à l'instant n.T.

[0063] Les couples C_mem,i et les variations de couple ΔC_i sont calculés à chaque instant d'échantillonnage comme indiqué ci-dessus.

[0064] Le calcul des variations de couple ΔC_L,o,i et ΔC_T,i se fait alors conformément à l'algorithme décrit précédemment en utilisant la clé de répartition.

[0065] Il est fondamental de noter qu'une caractéristique de l'invention est de réactualiser en permanence le couple de référence mémorisé C_mem,i qui représente en fait le couple de laminage à traction nulle de la cage i tel qu'il évolue en cours de laminage.

[0066] Les couples de traction intercages sont donc régulés et il n'y a par contre pas de régulation au niveau des couples résistants totaux des cages. Un défaut, telle une variation de dureté où une variation dimensionnelle de produit, se traduisant par un échelon de couple résistant lorsque ce défaut est dans une cage conduira le système de commande mettant en oeuvre le procédé selon l'invention à tendre à annuler les variations de contraintes de traction/compression intercages qui apparaîtront immanquablement en raison des modifications de la section du produit en sortie de cage et du glissement aval au niveau de cette cage. Des corrections en cascade sont ainsi réalisées de cage à cage.

Revendications

1. Procédé de régulation des tractions/compressions dans un laminoir multicage travaillant des produits métalliques à chaud caractérisé en ce qu'à partir d'une situation initiale où à l'occasion du passage d'un produit par les différentes cages du train, il est mémorisé à titre de référence la valeur de couple mesurée pour chaque cage traversée par le produit au moment où ce produit va atteindre la cage suivante en aval, et alors que la cage pour laquelle la mesure est effectuée a été commutée de régulation de vitesse en régulation de couple et en ce que la dernière cage dans laquelle le produit est entré agit en tant que cage pilote de vitesse vis-à-vis de toute autre cage, située en amont, pour permettre à celle-ci de conserver un couple égal à son couple de référence par une adaptation de sa vitesse.

2. Procédé de régulation, selon la revendication 1, dans lequel à partir du moment où les mesures de couple de référence ont été mémorisées en tant que valeurs de référence de laminage, il est exploité une clé de répartition des contraintes de traction entre cages du train telle que:

où ΔC_T,i correspond, suivant son signe, à la variation de contrainte de traction ou compression pour la cage de rang i parmi les n cages du train,
où R_i et r_i sont le rayon de travail et le rapport de réduction pour la cage de rang i,
où S₀ correspond à la somme des variations du couple résistant mesuré (ΔC_i) ramenées au niveau de la mécanique (ΔC_i.r_i) et divisées par le bras de levier (

), ΔC_i étant la variation du couple résistant Ci par rapport au couple de référence mémorisé pour la cage de rang i,
avec λ_i égal à zéro, soit si le produit S₀.ΔC_i est négatif, soit si le produit S₀.ΔC_i est positif, alors qu'il s'agit de la première cage et que la variation de couple résistant mesuré ΔC_i, décalée en fonction de la vitesse sous la seconde cage, dépasse un seuil paramétrable, soit encore si le produit S₀.ΔC_i est positif, alors que la variation de couple résistant mesuré ΔC_i-1 est supérieure à un second seuil paramétrable et que cette variation de couple résistant mesuré ΔC_i-1 décalée en fonction de la vitesse sous la cage i, avec i>1, est inférieure à un troisième seuil paramétrable;
ou λ_i égal à ΔC_i, si le produit S₀.ΔC_i est positif, alors qu'il s'agit de la première cage et que la variation de couple résistant mesuré ΔC_i, décalée en fonction de la vitesse sous la seconde cage, est inférieure à un quatrième seuil paramétrable, ou soit encore qu'il s'agit d'une autre cage et que, soit la variation de couple résistant mesuré ΔC_i-1 est inférieure à un cinquième seuil paramétrable, soit cette variation de couple ΔC_i-1 décalée en fonction de la vitesse sous la cage i, avec i>1, est supérieure à un sixième seuil paramétrable.

3. Système de commande pour laminoir multicage, travaillant des produits métalliques à chaud, dont les cages sont contrôlées par des unités de commande, à logique programmée, placées sous le contrôle d'au moins une unité de supervision commune, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens matériels et logiciels permettant:

- de mesurer la valeur de couple pour chaque cage traversée par un produit au moment où ce produit va atteindre la cage suivante en aval ;

- de commuter de régulation de vitesse en régulation de couple une cage traversée par ledit produit lorsque ce dernier va atteindre la cage suivante en aval ;

- d'activer en tant que cage pilote de vitesse vis-à-vis de toute autre cage, située en amont, la dernière cage dans lequel le produit est alors entré.

Claims

1. A method of regulating tension/compression in a multi-frame rolling mill working on hot metal products, the method being characterized in that starting from an initial situation while a product is being passed into the various frames of the run, torque is measured at each frame through which the product passes at the moment when said product reaches the following frame downstream therefrom, the measured value is stored as a reference value, and the frame for which the measurement is made is switched from speed regulation to torque regulation, and in that the last frame into which the product enters acts as a speed controlling frame for all other frames situated upstream therefrom, thereby enabling it to retain torque equal to its reference torque by varying its speed.

2. A method of regulation according to claim 1, in which, from the moment when reference torque measurements have been stored as rolling reference values, a distribution key for traction stresses between frames of the run is used such that:

where:

ΔC_T,i corresponds, depending on its sign, to the variation in the traction or compression stress for the frame of rank i amongst the n frames of the run;

R_i and r_i are the working radius and the reduction ratio for the frame of rank i;

S₀ corresponds to the sum of the measured resistive torque variations (ΔC_i) as seen by the mechanism (ΔC_ir_i) and divided by the lever arm (ΔC_i.r_i/R_i), where ΔC_i is the variation in the resistive torque C_i relative to the reference torque stored for the frame of rank i;

with λ_i equal to zero, either if the product S₀.ΔC_i is negative, or if the product S₀.ΔC_i is positive when dealing with the first frame and the measured variation of resistive torque ΔC_i offset as a function of speed through the second frame exceeds a parameterizable threshold, or else if the product S₀.ΔC_i is positive while the measured variation of resistive torque ΔC_i-1 is greater than a second parameterizable threshold and said measured variation of resistive torque ΔC_i-1 offset as a function of the speed through the frame i,

where i>1, is less than a third parameterizable threshold; or

λ_i is equal to ΔC_i if the product S₀.ΔC_i is positive when dealing with the first frame and the measured variation of resistive torque ΔC_i offset as a function of speed through the second frame is less than a fourth parameterizable threshold, or indeed when dealing with some other frame and the measured variation of resistive torque ΔC_i-1 is less than a fifth parameterizable threshold, or said torque variation ΔC_i-1 offset as a function of the speed through frame i, where i>1, is greater than a sixth parameterizable threshold.

3. A control system for a multi-frame rolling mill working on hot metal products, in which the frames are controlled by programmed logic control units themselves under the control of at least one common supervisor unit, the system being characterized in that it includes hardware and software means making it possible:

· to measure the value of the torque at each frame through which a product passes, and to do so at the moment when said product reaches the following frame downstream therefrom;

· to switch from speed regulation to torque regulation for the frame through which said product is passing when the product reaches the following frame downstream; and

· to activate the last frame through which the product passes as a speed-controlling frame for all other frames situated upstream therefrom.

Ansprüche

1. Verfahren zur Regulierung von Zug/Druck in einem Mehrwalzengerüst-Walzwerk, das Metallprodukte warmbearbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer Anfangssituation, wobei beim Durchlauf eines Produkts durch die verschiedenen Walzengerüste der Straße der Drehmomentwert für jedes Walzengerüst, durch das das Produkt hindurchläuft, in dem Moment, in dem dieses Produkt das folgende stromabwärts gelegene Walzengerüst erreicht, als Referenz gespeichert wird, während das Walzengerüst, für das die Messung durchgeführt wurde, von der Geschwindigkeitsregelung auf die Drehmomentregelung umgeschaltet wird, und dadurch, dass das letzte Walzengerüst, in das das Produkt eingeführt wird, als Geschwindigkeitspilot-Walzengerüst gegenüber jedem anderen stromaufwärts gelegenen Walzengerüst wirkt, um zu ermöglichen, dass dieses ein seinem Referenzdrehmoment entsprechendes Drehmoment durch eine Anpassung seiner Geschwindigkeit beibehält.

2. Regelungsverfahren nach Anspruch 1, wobei ausgehend von dem Zeitpunkt, zu dem die Referenzdrehmoment-Messungen als Walz-Referenzwerte gespeichert wurden, der folgende Verteilungsschlüssel der Zugspannungen zwischen den Walzengerüsten der Straße ausgenutzt wird:

wobei ΔC_T,i je nach seinem Vorzeichen der Zug- oder Druckspannungsänderung für das Walzengerüst des Rangs i von den n Walzengerüsten der Straße entspricht,
wobei R_i und r_i die Arbeitsradien und die Untersetzung für das Walzengerüst von Rang i sind,
wobei S₀ der Summe der Änderungen des gemessenen Gegenmoments (ΔC_i)entspricht, die auf das Niveau der Mechanik (ΔC_i.r_i) zurückgeführt und durch den Hebelarm geteilt werden

wobei ΔC_i die Änderung des Gegenmoments C_i bezüglich des für das Walzengerüst von Rang i gespeicherten Referenzmoments ist,
wobei λ_i = 0 entspricht, entweder wenn das Produkt S₀.ΔC_i negativ ist oder wenn das Produkt S₀.ΔC_i positiv ist, während es sich um das erste Walzengerüst handelt und während die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem zweiten Walzengerüst abgestuft ist, eine parametrierbare Schwelle übersteigt, oder auch wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i-1 oberhalb einer zweiten parametrierbaren Schwelle liegt und diese Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i-1, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem Walzengerüst i, mit i>1, abgestuft ist, unterhalb einer dritten parametrierbaren Schwelle liegt;
oder wobei λ_i = ΔC_i entspricht, wenn das Produkt S₀.ΔC_i positiv ist, während es sich um das erste Walzengerüst handelt und die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem zweiten Walzengerüst abgestuft ist, unterhalb einer vierten parametrierbaren Schwelle liegt, oder auch wenn es sich um ein anderes Walzengerüst handelt und die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i-1 unterhalb einer fünften parametrierbaren Schwelle liegt, oder diese Änderung des Moments ΔC_i-1, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem Walzengerüst i, mit i>1, abgestuft ist, oberhalb einer sechsten parametrierbaren Schwelle liegt.

3. Steuersystem für ein Mehrwalzengerüst-Walzwerk, das Metallprodukte heiß bearbeitet, dessen Walzengerüste durch Steuereinheiten mit programmierter Logik gesteuert werden, die unter der Steuerung von mindestens einer gemeinsamen Überwachungseinheit angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass es Hardware- und Software-Mittel aufweist, die folgendes ermöglichen:

- Messen des Drehmomentwerts für jedes Walzengerüst, das von einem Produkt überquert wird, in dem Moment, in dem dieses Produkt das folgenden stromabwärts gelegene Walzengerüst erreicht;

- Umschalten, von der Geschwindigkeitsregelung auf die Drehmomentregelung eines Walzengerüsts, das von dem Produkt durchlaufen wird, wenn letzteres das folgende, stromabwärts gelegene Walzengerüst erreicht;

- Aktivieren als Geschwindigkeitspilot-Walzengerüst gegenüber jedem anderen stromaufwärts angeordneten Walzengerüst des letzten Walzengerüsts, in das das Produkt somit eintritt.

Dessins