Procédé de contrôle et de régulation de paramètres de marche d'une machine de coulée continue de bandes entre cylindres permettant d'éviter le collage

Description

[0001] La présente invention a pour objet un procédé de contrôlé et de régulation de paramètres de marche d'une-machine de coulée de bandes entre cylindres, permettant d'éviter le collage et d'obtenir une productivité maximum.

[0002] L'homme de l'art connaît les machines de coulée à roule mobile du type à cÿlindres qui sont utilisées pour fabriquer directement, à partir d'une masse métallique en fusion, une bande continue ayant une largeur pouvant atteindre quelques mètres et une épaisseur voisine du centimètre.

[0003] Ces machines sont constituées principalement:

- d'une part, d'un dispositif d'alimentation en métal liquide comprenant successivement dans le sens d'écoulement du métal:

- un four de maintien du métal à l'état liquide,

- une goulotte de circulation équipée d'un système réglant le niveau et le débit du métal,

- une busette de répartition du métal ayant à son extrémité de sortie une ouverture de section rectangulaire;

- d'autre part, un dispositif de refroidissement et de laminage comprenant deux cylindres dont les axes sont parallèles et espacés plus ou moins l'un de l'autre suivant l'épaisseur de bande désirée. Ces cylindres sont munis, à chacune de leurs extrémités, de prolongements cylindriques axiaux ou tourillons qui s'engagent par l'intermédiaire de coussinets dans des ouvertures pratiquées dans des traverses support ou empoises, équipées d'un système de serrage et solidaires de deux colonnes verticales qui forment le bâti de la machine; ils sont munis intérieurement d'un réseau de canaux le long desquels circule un fluide de refroidissement et sont en relation, par l'intermédiaire d'allonges, avec un moteur qui les anime d'un mouvement de rotation en sens inverse. La surface extérieure de ces cylindres est arrosée régulièrement de lubrifiant au moyen d'un système de pulvérisation convenable.

[0004] Ces deux dispositifs sont placés l'un par rapport à l'autre, de telle manière que la section de sortie de la busette soit parallèle aux axes des cylindres et située à une certaine distance du plan passant par ces axés qu'on appelle plan de sortie.

[0005] Lors du fonctionnement de la machine, le métal réparti par la busette, remplit l'espace libre entre les cylindres tout au long d'un arc de cercle compris entre le plan de la section de sortie de la busette et le plan de sortie des cylindres.

[0006] Sous l'action des cylindres, le métal se refroidit, commence à se solidifier en un endroit appelé marais, en raison de la présence d'un mélange plus ou moins visqueux de cristaux et de liquide, situé à une distance du plan de la section de sortie de la busette dite généralement profondeur de marais. Puis, le métal se solidifie complètement et est entraîné vers le plan de sortie des cylindres dans un espace de plus en plus restreint, où il subit un effort de laminage qui l'amène progressivement à l'épaisseur voulue au moment où il s'échappe par l'espace entre cylindres sous forme d'une bande qui est alors reprise par un enrouleur.

[0007] Cette bande est soumise, par la suite, à différents traitements mécaniques et/ou thermiques qui conduisent à des produits tels que feuilles minces, par exemple, dont les caractéristiques mécaniques: résistance, limite élastique, allongement; dureté, etc... seront en partie fonction de la qualité de la bande issue de la machine de coulée.

[0008] Il est donc important d'essayer de maintenir une bonne qualité du début à la fin de la coulée de la bande. Pour celà; il faut faire fonctionner la machine dans les conditions les plus favorables à l'obtention d'un tel résultat, même lorsqu'on l'utilise à sa vitesse maximum.

[0009] Une bonne qualité suppose l'absence de défauts tels que criques, fissures ou coulure de métal à la sortie des cylindres et la demande de brevet européen EP-A-0 047 218, constituant une demande de brevet antérieure au sens de l'Article 54(3) de la CBE, enseigne un procédé de contrôle et de régulation permettant de répondre à ce besoin, dans lequel on utilise comme paramètres de marche, les efforts de laminage, le couple total nécessaire à l'entraînement de la bande et la température à la sortie de la-bande. Cependant, un tel procédé ne tient pas compte des phénomènes de collage qui peuvent se produire entre cylindres et produit coulé et persister au-delà du plan de sortie des cylindres, en provoquant l'apparition de défauts plus ou moins importants sur la bande et la nécessité parfois de la rebuter.

[0010] Les causes de ce collage sont à la fois liées à la vitesse de coulée et au débit de lubrifiant pulverisé sur les cylindres. En effet, on a constaté qu'au-delà de certaines vitesses, la tendance au collage devenait plus critique, Pour y parer, on peut, certes, augmenter le débit de lubrifiant, mais l'homme de l'art sait qu'une lubrification trop abondante risque de détériorer l'échange thermique entre le métal coulé et la surface des cylindres et de conduire à la formation de coulures. Aussi, est-on alors amené à réduire la vitesse de la machine et à diminuer ainsi sa productivité. D'où la nécessité de trouver des conditions optimum de débit de lubrifiant et de vitesse de coulée, qui permettant à la machine de travailler à son maximum tout en évitant le collage. On peut penser fixer ces conditions une fois pour toutes, mais elles ne sont pas stables dans le temps car elles sont fonction de nombreux facteurs variables tels que homogénéité, température et niveau du métal liquide, température et état de surface des cylindres, facteurs pour lesquels le contrôle et le réglage d'ensemble en continu est difficile et, pour certains d'entre eux, impossible.

[0011] Aussi, le plus souvent, les machines de coulée sont utilisées à des vitesses nettement inférieures à leur possibilité, de façon à éviter l'apparition de collage, quelles que soient les éventuelles variations des facteurs de marche.

[0012] C'est pourquoi, la demanderesse a étudié et mis au point un procédé de contrôle et de régulation des paramètres de marche de la machine dé coulée permettant d'éviter le collage tout en maintenant une productivité maximum.

[0013] Ce procédé dans lequel on utilise comme paramètres le couple exercé sur l'un ou l'autre des cylindres pour faire avancer la bande et non le couple total, est caractérisé en ce que l'on compare en permanence la fréquence des variations de la mesure du couple à une fréquence de référence: lorsque la fréquence des variations est supérieure à la fréquence de référence, la vitesse de coulée de la machine est réduite et/ou le débit de lubrifiant est augmenté jusqu'à ce que la fréquence des variations redevienne inférieure à la fréquence de référence et se maintienne en cet état pendant un temps donné, puis la vitesse de coulée est augmentée tant que la fréquence des variations demeure inférieure à la fréquence de référence.

[0014] Ainsi, le procédé selon- l'invention consiste d'abord à ne considérer comme paramètre de marche que le couple exercé sur l'un ou l'autre des cylindres pour faire avancer la bande. L'utilisation de ce paramètre vient du fait que l'on a constaté que, lors d'un collage de la bande sur un des cylindres, la quasi totalité du couple est supportée par le cylindre opposé sans affecter sensiblement le couple total, lequel, en l'absence de collage, se répartit de façon à peu près égale entre les deux cilindres. Il suffit donc de considérer l'un ou l'autre de ces couples pour détecter la brusque variation correspondant à l'apparition d'un collage. Toutefois, il peut sembler, dans ces conditions, que le procédé se trouve limité à une saisie rapide du phénomène et à une intervention visant à le supprimer, ce qui n'empêcherait pas l'apparition d'un défaut sur la bande et conduirait malgré tout à un rebut partiel.

[0015] En fait, le procédé vise à prévoir le collage et à donner les moyens de réagir avant même que le défaut ait pu se manifester.

[0016] Ceci a été permis grâce à des observations de la demanderesse et montrant que, avant la formation d'un collage préjudiciable à l'état de la bande, il se produit d'abord un micro-collage se limitant à une surface très petite de part et d'autre d'une génératrice d'un des cylindres et qui ne nuit pas à la qualité de la bande, puis, un décollement immédiat suivi d'un nouveau micro-collage, et ainsi de suite jusqu'au collage généralisé se produisant en général après une rotation du cylindre de un ou plusieurs tours. II fallait donc pouvoir saisir de tels micro-collages pour en prévenir la généralisation. Ici encore, la demanderesse mis en évidence le fait qu'en marche normale, la valeur du couple mesurée sur l'un des cylindres fluctuait suivant une période longue de l'ordre de quelques dizaines de secondes alors que, si des micro-collages apparaissent, cette période diminue sensiblement conduisant à des valeurs inférieures à une seconde.

[0017] Il suffisait, donc, pour saisir le micro-collage, de détecter cette diminution de période de fluctuation, en la comparant à une période de référence de l'ordre de la seconde, ou encore, puisque la période est l'inverse de la fréquence, de prendre cette dernière comme élément de mesure et de la comparer à une fréquence de l'ordre du Hertz.

[0018] Ceci a été fait pratiquement en filtrant en fréquence au moyen de condensateurs, le signal électrique donné par une jauge d'extensométrie placée par exemple sur l'allonge d'un cylindre ou sur l'un des tourillons de la machine. Mais, on pourrait aussi employer les indications d'un fréquence-mètre ou tout autre moyen convenable. En marche normale, le signal filtré est à peu près constant et nul puisque la fréquence de variation est inférieure au Hertz. Par contre, dès que des micro-collages apparaissent, le filtré s'écarte de façon sensible de la valeur 0 et oscille avec une certaine fréquence alors qu'une variation de l'intensité du moteur d'entraînement des cylindres, et donc du couple total, n'ést pas mesurable.

[0019] Etant ainsi prévenu de là formation prochaine du défaut, il faut pouvoir en éviter l'apparition. Pour cela, on agit en diminuant la vitesse de coulée et/ou en augmentant le débit de lubrifiant.

[0020] La réduction dé vitesse est obtenue, par exemple, en jouant sur la tension continue d'alimentation du moteur d'entraînement des cylindres; le débit de lubrifiant est modifié, par exemple, par un réglage différent des vannes d'admission. Cette intervention ne se produit pas immédiatement après la détection d'un signal indiquant que la fréquence des variations du couple dépasse la fréquence de référence, mais lorsque ce signal s'est maintenu pendant environ cinq secondes, ceci de manière à écarter les accroissements fugaces qui peuvent se produire et qui sont dûs à des variations passagères de certains paramètres de marche sans relation avec le phénomène de collage.

[0021] Ayant ainsi modifié les conditions de marche de la machine, soit les signes annonciateurs d'un collage persistent, auquel cas on procède à une nouvelle réduction de vitesse et/ou à un nouvel accroissement du débit de lubrifiant, soit, au contraire, il disparaissent et on peut alors, au bout d'un temps donné de stabilité de l'ordre de une à quelques minutes, augmenter à nouveau la vitesse et ce, tant que la fréquence des variations demeure inférieure à la fréquence de référence.

[0022] La réduction ou l'augmentation de la vitesse de la machine peut se faire progressivement ou par paliers de durée déterminée.

[0023] Ainsi, la vitesse peut être réduite pendant des périodes de temps inférieures à cinq minutes, d'une quantité inférieure à ^-15% de la valeur qu'elle avait à l'instant immédiatement antérieur.

[0024] De même, elle peut être augmentée pendant des périodes de temps inférieures à cinq minutes d'une quantité inférieure à 10% de sa valeur à un instant immédiatement antérieur.

[0025] En ce qui concerne le lubrifiant, son débit êut être augmenté de 5 à 15% de la valeur qu'il avait au moment où sont apparus les micro-collages.

[0026] Les différentes fonctions: analyse des signaux émis par là jauge d'extensométrie et leur utilisation au niveau de la vitesse de la machine ou des conditions de lubrification, sont exercées au moyen d'un calculateur du type ordinateur, miniordinateur, microprocesseur, ou automate programmable de type classique.

[0027] L'invention sera mieux comprise à l'aide de la figure unique représentant un type de machine et sur laquelle on peut voir une busette d'alimentation (1) par laquelle le métal liquide est admis entre les deux cylindres (2 et 2') dont les tourillons (3 et 4) sont maintenus par les empoises (5 et 6) solidaires de la colonne (7). les deux cylindres ont leur surface lubrifiée au moyen des rampes de distribution (8 et 8') alimentée en lubrifiant par les vannes (9 et 9'). Après refroidissement et laminage, le métal sort de la machine sous forme d'une bande (10) qui est enroulée en (11).

[0028] Les cylindres sont animés d'un mouvement de rotation en sens inverse au moyen d'un moteur (12).

[0029] On détecte, au moyen de la jauge d'extensométrie (13) la mesure du couple sur l'un des cylindres. Cette mesure est transmise au calculateur (14) qui commande en (15) la vitesse du moteur en modifiant la tension du courant d'alimentation et en (16 et 16') l'admission de lubrifiant aux rampes par l'intermédiaire des vannes (9 et 9').

[0030] L'application de l'invention est illustrée par l'exemple suivant: On coule un alliage 1235 dont la composition est décrite dans «Standard for Aluminium Mill Products» publié par ALUMINIUM ASSOCIATION sous forme d'une bande de 8 mm d'épaisseur avec une vitesse de 1,30 m/mn et un débit de lubrifiant de 10 1/heure au moyen d'une machine du type SCAL JUMBO 3C équipée d'un miniordinateur PERKIN ELMER 1620. La vitesse de la machine et les vannes d'admission du lubrifiant n'étant pas contrôlés par l'ordinateur, on mesure en permanence le couple exercé sur le cylindre inférieur au moyen d'une jauge d'extensométrie collée sur le tourillon et envoie lesignal sur un dispositif électronique permettant de détecter directement les variations du couple et également de filtrer électroniquement ce signal de manière à ne retenir que ceux dont la fréquence est supérieure à un Hertz. L'enregistrement des signaux avant filtration montre des variations de part et d'autre d'une valeur moyenne du couple de période de l'ordre de 30 secondes alors que l'indicateur du signal filtré reste au zéro,

[0031] Après avoir coulé pendant dix minutes, on note un accroissement des variations de la mesure du couple dont la fréquence avoisine 3 Hertz et l'indicateur de signal filtre s'écarte du zéro. Ce phénomène dure deux secondes, puis l'indicateur revient au zéro indiquant que la machine marche à nouveau dans les conditions normales. Au bout de quelques minutes, le même phénomène se reproduit pendant dix secondes et cesse à nouveau. Après quatre perturbations de ce genre, la mesure du couple croît brusquement et un collage généralisé se produit.

[0032] Après rebutage de la bande, on se replace dans les mêmes conditions de marche que précédemment, c'est-à-dire une vitesse de coulée de 1,3 m/mn et un débit de lubrifiant de 10 I/heure et on asservit au mo- yén du microordinateur suivant l'invention, la vitesse de la machine et les vannes d'admission du lubrifiant aux indications du signal filtre. Apres 15 minutes de marche, une fréquence de variation de la mesure du couple voisine de 3 Hertz, est détectée. Le débit de lubrifiant est alors porté automatiquement à 11 I/ heure et la vitesse de coulée réduite de 0,05 m/mn. Au bout de quelques secondes, la fréquence des variations est redevenue normale et le-signal filtré nul. Après cinq minutes de marche dans ces conditions, la vitesse est réaugmentée progressivement jusqu'à 1,4 m/mn et là coulée est poursuivie à cette vitesse sans que l'on constate l'apparition de nouveaux mi- crocollages même après plusieurs heures de coulée.

[0033] Le procédé selon l'invention trouve son application dans la coulée continue des métaux cylindres dans tous les cas où on veut éviter lé collage de la bande sur les cylindres et maintenir la marche de la machine dans des conditions de productivité maximum.

Revendications

1. Procédé de contrôle et de régulation de paramètres de marche d'une machine de coulée continue de bandes entre cylindres permettant d'éviter le collage et d'obtenir une productivité optimum, dans lequel on utilise comme paramètres le couple exercé sur l'un ou l'autre des cylindres pour faire avancer la bande, caractérisé en ce que l'on compare en permanence la fréquence des variations de la mesure du couple à une fréquence de référence; lorsque la fréquence des variations est supérieure à la fréquence de référence, la vitesse de coulée de la machine est réduite et/ou le débit de lubrifiant est augmenté jusqu'à ce que la fréquence des variations redevienne inférieure à la fréquence de référence et se maintienne en cet état pendant un temps donné, puis la vitesse de coulée est augmentée tant que la-fréquence des variations demeure inférieure à la fréquence de référence.

2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la réduction de la vitesse et/ou l'augmentation du débit du lubrifiant n'a lieu que lorsque le fréquence des variations est supérieure à la fréquence de référence pendant cinq secondes.

3. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de coulée est augmentée lorsque la fréquence des variations est maintenue inférieure à la fréquence de référence pendant au moins une minute.

4. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de référence est de l'ordre du Hertz.

5. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de coulée est réduite par paliers successifs.

6. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de coulée est réduite à chaque palier d'une quantité inférieure à 15% de la valeur de la vitesse à l'instant immédiatement inférieur.

7. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que chaque palier de réduction de la vitesse a une durée inférieure à cinq minutes.

8: Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse est augmentée par paliers successifs.

9. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de coulée est augmentée à chaque palier d'une quantité inférieure à 10% de la valeur de la vitesse à un instant immédiatement antérieur.

10. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que chaque palier d'augmentation de la vitesse a une durée inférieure à cinq minutes.

11. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le débit moyen de lubrifiant est augmenté de 5 à 15% de sa valeur initiale.

Ansprüche

1. Verfahren zur Kontrolle und Regelung von Betriebsparametern einer Maschine für das Stranggiessen von Bändern zwischen Walzen zur Verhinderung des Anklebens und zur Erzielung einer optimalen Produktivität, wobei das an der einen oder anderen der Walzen für den Vorschub des Bands ausgeübte Drehmoment als Parameter verwendet wird, gekennzeichnet durch ständiges Vergleichen der Änderungsfrequenz der Messung des Drehmomentes mit einer Bezugsfrequenz, wobei, wenn die Änderungsfrequenz grösser als die Bezugsfrequenz ist, die Giessgeschwindigkeit der Maschine verringert und/oder der Schmiermittelzusatz erhöht wird, bis die Änderungsfrequenz wieder kleiner als die Bezugsfrequenz wird und während einer gegebenen Zeit in diesem Zustand bleibt, wonach die Giessgeschwindigkeit solange erhöht wird, wie die Änderungsfrequenz kleiner als die Bezugsfrequenz bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Geschwindigkeit und/oder die Erhöhung des Schmiermitteldurchsatzes nur stattfinden, wenn die Änderungsfrequenz 5 Sekunden lang grösser als die Bezugsfrequenz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessgeschwindigkeit erhöht wird, wenn die Änderungsfrequenz mindestens 1 Minute lang kleiner als die Bezugsfrequenz gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsfrequenz in der Grössenordnung von 1 Hz liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessgeschwindigkeit in aufeinanderfolgenden Schritten verringert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessgeschwindigkeit bei jedem Schritt um weniger als 15% der Geschwindigkeit des unmittelbar vorgehenden Schritts verringert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schritt zur Verringerung der Geschwindigkeit eine Dauer von weniger als 5 Minuten hat.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit in aufeinanderfolgenden Schritten erhöht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessgeschwindigkeit bei jedem Schritt um weniger als 10% der Geschwindigkeit des unmittelbar vorhergehenden Schritts erhöht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schritt zur Erhöhung der Geschwindigkeit eine Dauer von weniger als 5 Minuten hat.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Schmiermitteldurchsatz um 5 bis 10% seines Ausgangswerts erhöht wird.

Claims

1. A process for monitoring and regulating operating parameters of a machine for the continuous casting of strips between rolls, to make it possible to avoid sticking and to achieve optimum productivity, wherein the torque applied to one or other of the rolls for advancing the strip is used as parameters, characterised in that the frequency of the variations in the measurement of the torque is continuously compared to a reference frequency; when the frequency of said variations is higher than the reference frequency, the speed of casting of the machine is reduced and/orthe lubricant flow rate is increased until the frequency of said variations becomes lower again than the reference frequency and is maintained in that state for a given period, then the speed of casting is increased as long as the frequency of said variations remains below the reference frequency.

2. A process according to claim 1, characterised in that the reduction in speed and/or the increase in the lubricant flow rate occurs only when the frequency of said variations is higher than the reference frequency for a period of five seconds.

3. A process according to claim 1, characterised in that the speed of castings is increased when the frequency of said variations is kept below the reference frequency for a period of at least one minute.

4. A process according to claim 1, characterised in that the reference frequency is of the order of a Hertz.

5. A process according to claim 1, characterised in that the speed of casting is reduced in successive stages.

6. A process according to claim 1, characterised in that the speed of casting is reduced at each stage by an amount less than 15% of the value of the speed at the immediately preceding time.

7. A process according to claim 1, characterised in that each stage in reducing the speed of casting is of a duration that is less than five minutes.

8. A process according to claim 1, characterised in that the speed is increased in successive stages.

9. A process according to claim 1, characterised in that the speed of casting is increased in each stage by an amount less than 10% of the value of the speed at an immediately preceding time.

10. A process according to claim 1, characterised in that each stage in the increase in casting speed is of a duration that is less than five minutes.

11. A process according to claim 1, characterised in that the mean lubricant flow rate is increased by five to fifteen percent of its initial value.

Dessins