Procédé de préréglage d'un train continu à cages tandem pour le laminage à chaud de produits métalliques

Abstract

 Procédé de préréglage d'un train continu à cages tandem, où le laminage est conduit à l'aide de modètes utilisant comme grandeur de référence la vitesse, selon lequel :

-les réductions d'épaisseur étant choisies on calcule, à l'aide du modèle, les vitesses de rotation des cages amont V₂ et aval V₃ et la vitesse de sortie V₃ 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 vfteste prévue:

- on modifie les coefficients due modèle en les recalculant à partir de la valeur mesurée de la viteae du produit;

-on calcule, à l'aide des coefficents modifiés du modèle, le rapport des vitesses de rotation des cylindres des deux cages;

- on corrige ensuite soit la vitesse de rotation de la cage amont, soit celle de la cage aval.

( Ce procédé s'applique de façon particulièrement avantageuse au laminage à chaud en continu de produits plats ou longs et notamment de produits épais. -

Description

[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, apparaitre 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'ébauche, 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] On a déjà proposé une méthode de préréglage 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.

[0004] Dans sa demande de'brevet n° 77/19.710 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 yaleur 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 suivante. 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 identiques et il faut généralement effectuer de légères corrections de vitesse lors de l'engagement du produit dans la cage aval.

[0005] 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.

[0006] 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 de modèles utilisant comme grandeur de référence la vitesse, procédé selon lequel :

- les réductions d'épaisseur étant choisies on calcule, à l'aide du modèle, les 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 prévue ;

- on modifie les coefficients du modèle en les recalculant à partir de la valeur mesurée de la vitesse du produit ;

- on calcule, à l'aide des coefficients modifiés du modèle le rapport des vitesses de.rotation,des cylindres des deux cages.

[0007] On peut corriger soit la vitesse de rotation de la cage amont, en imposant la valeur calculée à partir du modèle modifié, soit celle de la cage aval; la valeur de consigne étant alors calculée à partir du modèle modifié et de la valeur mesurée de la vitesse de sortie du produit.

[0008] 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 afin de corriger de manière plus fine les coefficients du modèle.

[0009] Selon une variante de mise en oeuvre de l'invention, la vitesse, de sortie du produit est mesurée par la méthode dite de corrélation, connue en soi, qui sera rappelée par la suite.

[0010] 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.

[0011] 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 du procédé exposé dans la demande de brevet n° 77/19.710. Cependant les progrès récents effectués dans la connaissance des phénomènes de déformation au tours du laminage ont permis de mettre au point un certain nombre de modèles, reliant des grandeurs telles que les épaisseurs d'entrée et de sortie, les forces de laminage, les variations de température du produit, les vitesses d'entrée et de sortie, modèles qui sont actuellement disponibles dans la littérature. Afin de mettre en oeuvre le procédé selon 1"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.

[0012] 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 demande de brevet n° 77/19.710. 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.

[0013] L'invention sera de toutes.façôns bien comprise en se reportant à la description qui va suivre, donnée a 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 dégros- sisseur;

- la figure 2 représente la vitesse du produit entre les deux cages en fonction de sa position par rapport à celles-ci.

[0014] 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.

[0015] 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 brevet français n° 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 délilacement. 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 demande de brevet n° 77/19.710 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.

[0016] 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 V₂ et V₃ 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 1 dont il ressort généralement avec une vitesse V_s différente de la vitesse

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 le 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.

[0017] 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 C₂ et C_3' Lorsque le produit est en prise dans la cage 2 seulement, sa vitesse de sortie est V_S ; à l'engagement 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 demande de brevet n° 77/19.710. 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.

[0018] 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.

[0019] Le procédé selon l'invention permet donc de prérégler de façon optimale les cages d'un laminoir et son association a un procédé de contrôle en continu de la traction entre cages présente un intérêt économique certain en diminuant sensiblement le nombre de produits rebutas pour défauts de géométrie.

Revendications

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 de modèles utilisant comme grandeur de référence la vitesse, procédé caractérisé en ce que :

- les réductions d'épaisseur étant choisies on calcule, à l'aide du modêle, les vitesses de rotation des cages amont et aval et la vitesse de sortie du produit de la cage amont ;

- on mesure la vitessé 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 prévue ;

- on modifie les coefficients du modèle en les recalculant à partir de la valeur mesurée de la vitesse du produit ;

- on calcule, à l'aide des coefficients modifiés du modèle le rapport des vitesses de rotation des cylindres des deux cages.

2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on calcule la nouvelle vitesse de rotation de la cage amont à partir du modèle modifié.

3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on calcule a partir du modèle modifié et de la valeur mesurée de la vitesse de sortie du produit la nouvelle vitesse de rotation de la cage aval.

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 du produit 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 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 correlateur à retard asservi, la valeur initiale dudit retard correspondant à la vitesse moyenne de passage de la tête du produit devant les détecteurs.

Dessins