<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de réglage de la rugosité d'un produit plat laminé.
La présente invention concerne un procédé de réglage de la rugosité d'un produit plat laminé, en particulier d'un produit métallique plat tel qu'une tôle ou une bande.
Pour fixer les idées, la description qui va suivre fera référence plus particulièrement à une bande d'acier,cette bande pouvant indiiférem- ment être laminée à chaud ou à froid. Il n'en résulte cependant aucune limitation du procédé de L'invention, qui est généralement applicable à d'autres métaux ou alliages tels que l'aluminium et ses alliages, ainsi qu'à des matériaux ncn métalliques tels que le papier et les matières plastiques.
On sait que la rugosité d'une bande d'acier influence fortement d'une part son aptitude à la déformation, notamment par emboutissage et d'autre part diverses propriétés de surface de la bande en particulier l'adhérence des peintures et l'aspect de la bande après peinture.
<Desc/Clms Page number 2>
La reproductibilité souhaitée de ces propriétés requiert que La bande présente ure rugosité aussi constante que possible sur toute sa sur- face. IL est d'ailleurs préférable que des bandes destinées à une même application, par exemple des éléments de carrosserie, présentent toutes une rugosité comparable.
Il est dès lors important de surveiller l'évolution de La rugosité de la bande pendant son laminage, afin de déceler aussi tôt que possible toute variation excessive de cette rugosité par rapport aux valeurs autorisées.
Actuellement, cette surveillance s'exerce par le prélèvement d'échan- tillons de bande et par L'examen de ces échantillons au Laboratoire.
Cette méthode présente en premier Lieu l'inconvénient d'être discontinue et d'exiger L'arrêt du laminage pour opérer le prélèvement des échantillons. Par ailleurs, cette méthcde est Lente, car en pratique, on n'obtient les résultats qu'après transport et examen de l'échantillon au Laboratoire. En outre, les résultats de cet examen n'ont qu'une valeur indicative, car ils ne concernent que des portions très Localisées et ncn la totalité de la surface de la bande. Enfin, du fait que les échantillons sont prélevés alors que La bande est à L'arrêt, leur rugosité n'est pas nécessairement représentative de La rugosité obtenue dans les conditions de vitesse et de pression liées aux régime de défilement continu de la bande.
IL existe de nombreuses publications décrivant de façon détaillée des procédés de mesure de La rugosité de surfaces Les pLus diverses, parmi lesquelles Les surfaces de produits laminés. Les procédés connus opèrent généralement soit par voie mécanique, soit par voie optique.
Parmi cette dernière catégorie de procédés, le brevet LU-A-86.194 propose d'examiner La surface d'une bande d'acier Laminée à froid, au moyen de deux faisceaux Lumineux frappant la bande en un même point sous des angles d'incidence différents; la mesure des deux intensités Lumineuses réfléchies permet de déterminer la rugosité de La surface de La bande au point considéré.
<Desc/Clms Page number 3>
D'une manière générale, Les procédés connus ne s'intéressent qu'à La rugosité de la bande laminée et pas du tout à celle des cylindres utilisés pour Laminer cette bande. IL est évident que la rugosité de la bande laminée constitue pour celle-ci une caractéristique importante, car elle conditionne plusieurs propriétés d'emploi, c'omme on l'a rappelé plus haut.
On sait cependant aussi que La rugosité d'une bande laminée est tar- gement influencée par la rugosité de la surface des cylindres uti- lisés pour le laminage. Le présent demandeur a d'ailleurs récemment développé un procédé de marquage de la surface des cylindres de lami- noir au moyen d'un faisceau laser en vue de conférer une rugosité contrôlée aux bandes laminées avec ces cylindres.
On a cependant observé que la rugosité d'un cylindre de laminoir, même traité par le procédé rappelé ci-dessus, ne reste pas constante au cours du temps. Cette rugosité s'atténue par suite de L'usure du cylindre, et la bande laminée présente une surface dont les propriétés intéressantes diminuent progressivement. Lorsque la rugosité de la bande Laminée atteint une Limite inférieure prédéterminée, on inter- rompt le laminage afin de reconditionner le Cylindre, c'est-à-direde lui rendre sa rugosité initiale. IL en résulte, pour Le laminoir, une perte de productivité, dont L'importance dépend de la fréquence des opérations de reconditionnement des cylindres.
La présente invention propose un procédé qui permet d'améliorer cet état de choses, en tenant compte également de la rugosité des cylin- dres pour mieux maîtriser la rugosité des bandes et prolonger la durée de vie utile des cylindr'es de laminoir.
Conformément à La présente invention, un procédé de réglage de La rugosité d'un produit plat laminé, dans lequel on mesure la rugosité d'au moins une surface dudit produit pendant le laminage, est carac- térisé en ce que l'on mesure pendant Le laminage la rugosité de La surface du cylindre qui correspond à ladite surface du produit laminé, en ce que l'on détermine Le taux de transfert de la rugosité du
<Desc/Clms Page number 4>
cylindre au produit laminé à partir desdites mesures de la rugosité du produit et du cylindre, en ce que l'on compare La valeur mesurée et la valeur de consigne de la rugosité dudit produit laminé et on détermine L'écart entre ces deux valeurs de la rugosité,
en ce que l'on compare ladite valeur déterminée et La valeur de consigne dudit taux de transfert de la rugosité et on détermine L'écart entre ces deux valeurs du taux de transfert, et en ce que L'on règle au moins un des paramètres du laminage Lorsqu'au moins un desdits écarts dépasse une valeur prédéterminée.
Le taux de transfert de la rugosité, auquel ilest fait référence, est défini ici comme étant le rapport entre La rugosité mesurée sur Le produit Laminé (Rp) et La rugosité mesurée sur Le cylindre correspon- dant (Rc).
Par ailleurs, La valeur de consigne de la rugosité du produitlaminé, respectivement du taux de transfert de la rugosité, est la valeur de cette rugosité, respectivement de ce taux de transfert, qui est con- sidérée comme optimale pour l'application envisagée. En pratique, cette valeur de consigne, qui est en général déterminée expérimentalement, couvre une certaine gamme de valeurs admissibles comprises entre une Limite inférieure et une Limite supérieure.
La mesure simultanée des rugosités du produit Laminé d'une part et du cylindre correspondant d'autre part, permet de connaître aisément le taux de transfert de la rugosité pour différents types de produits plats laminés avec une même paire de cylindres; il en résulte une programmation plus aisée du Laminoir en fonction des caractéristiques des produits Laminés et de la rugosité finale à obtenir.
La mesure simultanée de La rugosité sur Le produit Laminé et sur le cylindre peut être effectuée par toute méthode appropriée connue en soi, sans sortir du cadre de L'invention.
IL s'est cependant avéré intéressant d'utiliser la méthode brièvement rappelée plus haut, dans laquelle on examine La surface au moyen de
<Desc/Clms Page number 5>
deux faisceaux lumineux frappant La surface sous des angles d'incidence différents. On rappellera que cette méthode permet de réduire l'effet des fluctuations de la puissance de La source lumineuse ainsi que des variations du degré d'absorption du faisceau lumineux par la surface examinée.
La mesure de rugosité de la surface du cylindre donne cependant naissance à certaines difficultés dues précisément à la courbure de la surface. Au cause de cette courbure, un faisceau lumineux incident parallèle devient, après réflexion, un faisceau divergent dont l'angle d'ouverture dépend des caractéristiques géométriques du cylindre et du faisceau Lumineux incident. Pour la mesure de la rugosité par la méthode précitée, on propose de déterminer la distribution de l'énergie lumineuse dans ce faisceau divergent réfléchi et d'utiliser le rayon réfléchi correspondant à la valeur maximale de Ladite intensité lumineuse.
Dans le cadre de la présente invention, et plus particulièrement si l'on utilise La méthode à deux faisceaux précitée, la mesure simut- tanée de la rugosité sur le produit laminé et sur le cylindre peut être effectuée suivant plusieurs modalités différentes : (a) on utilise deux faisceaux Lumineux incidents pour mesurer la rugo- sité du produit Laminé, et on utilise également deux faisceaux
Lumineux incidents, distincts des deux premiers faisceaux, pour mesurer la rugosité du cylindre; (b) on utilise trois faisceaux lumineux incidents, à savoir un premier faisceau tombant sur la surface du produit laminé, un deuxième faisceau tombant sur la surface du cylindre et un troisième faisceau, qui est commun aux deux mesures, pour effectuer La cor- rection des erreurs.
Le troisième faisceau peut être dirigé soit vers Le produit Laminé, soit vers Le cylindre soit encore alternativement, par un mouvement d'oscillation, vers le produit
Laminé et vers Le cylindre. On peut également utiliser La même source Lumineuse pour les deux mesures.
<Desc/Clms Page number 6>
(c) on mesure Les rugosités par L'une ou L'autre des modalités (a) ou (b), en ajoutant un miroir semi-réfléchissant renvoyant une partie du faisceau incident sur un détecteur, ce qui permet de mieux tenir compte des fluctuations de La source lumineuse seule.
(d) on applique L'une ou L'autre des méthodes de mesure'(a), (b) ou (c) et on La complète en balayant la Largeur du produit laminé et/ou du cyLindre au moyen d'un des faisceaux lumineux, afin de suivre L'évoLution de la rugosité dans La direction transversale.
Dans Le cadre de L'invention, ils'est égaLement avéré intéressant d'éliminer au moins en partie L'agent Lubrifiant et/ou refroidissant présent sur Le produit laminé, respectivement sur Le cylindre, au point d'impact des faisceaux Lumineux.
Cette élimination est effectuée de préférence par des moyens méca- niques, notamment par raclage ou brossage, ou par des moyens pneuma- tiques, par exemple à L'aide de jets d'air comprimé. Une telle opération est particulièrement utile dans Le cas du skin-pass humide ou du laminoir de réduction, où les cylindres portent un excès d'huile qui contrarie toute mesure.
Les faisceaux lumineux utilisés dans Le procédé de L'invention sont avantageusement des faisceaux laser, en raison notamment de leur très faible divergence.
L'objet de l'invention sera plus aisément compris et mis en oeuvre si L'on se réfère à la description qui suit, consacrée à deux variantes particulières et illustrée par les dessins annexés, dans lesquels La figure 1 présente un agencement de mesure comportant des faisceaux distincts pour le produit laminé et pour Le cylindre; et La figure 2 montre un autre agencement de mesure utilisant un faisceau lumineux commun et une seule source lumineuse.
Ces deux figures constituent des représentations schématiques, dans lesquelles on n'a pas reproduit Les éléments qui ne sont pas direc-
<Desc/Clms Page number 7>
tement nécessaires à la bonne compréhension de L'invention. Par ailLeurs, des éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes repères numériques dans les deux figures, tandis que le sens de déplacement respectif du produit laminé et du cylindre est indiqué par une flèche appropriée.
Dans La figure 1, on a représenté un produit laminé 1, à savoir une bande d'acier quittant une cage de laminoir symbolisée par les cylindres 2 et 3. La bande progresse de droite à gauche comme L'indique La flèche 4. Une première source laser 10 envoie un faisceau 11 vers La surface de la bande 1 ; faisceau 11 est périodiquement interrompu par un disque hacheur symbolisé par une ailette 12. Une partie du faisceau 11 passe à travers les ouvertures du disque hacheur 12 et frappe la surface de la bande au point P; Le faisceau réfléchi correspondant est capté sur un détecteur 13. L'autre partie du faisceau 11 est déviée par le disque hacheur 12 vers un premier miroir de renvoi 14, qui renvoie ce faisceau partiel également vers le point P; Le faisceau réfléchi correspondant est capté sur un autre détecteur 15.
Les détecteurs 13 et 15 sont de préférence des cellules photoélectriques, qui produisent un signal proportionnel à L'intensité Lumineuse reçue. Les signaux provenant des détecteurs 13 et 15 sont traités de façon connue en soi et fournissent un signal résultant qui est une mesure de la rugosité Rp de la face supérieure du produit Laminé 1.
De manière analogue, une seconde source Laser 20 envoie un faisceau 21 vers la surface du cylindre supérieur 2 ; cefaisceau 21 est périodi- quement interrompu par un second disque hacheur symbolisé par une ailette 22. Une partie de ce second faisceau est réfléchie par la surface du cylindre 2, au point C, et est captée par un détecteur 23; L'autre partie du second faisceau est réfléchie successivement par Le disque hacheur 22, un second miroir de renvoi 24 et La surface du cy- lindre 2 et est captée par Le détecteur 25. Les signaux correspondants sont combinés et produisent un signal résultant qui est une mesure de La rugosité Rc de La surface du cylindre supérieur 2.
<Desc/Clms Page number 8>
Les signaux Rp et Rc sont introduits dans un circuit approprié 5 qui produit un signal représentatif du rapport Rp/Rc, c'est-à-dire du taux de transfert de la rugosité. Le taux de transfert ainsi mesuré est alors comparé, dans un circuit 6, à la valeur de consigne de ce rap- port fournie par un circuit 7. Lorsque cette comparaison fait appa- raître un écart supérieur à une valeur prédéterminée, le signal ré- sultant est utilisé pour opérer un réglage du laminoir 2, 3.
Parallèlement, Le signal de rugosité Rp est comparé, dans un circuit 8, à la valeur de consigne de la rugosité, fournie par un circuit- 9.
Lorsque cette comparaison fait apparaître un écart supérieur à une valeur prédéterminée, Le signal résultant est utilisé pour opérer un réglage du laminoir 2,3.
La figure 2 représente une variante de L'invention, dans laquelle on n'utilise qu'une seule source Laser 10 pour produire tes différents faisceaux.
Ici également, Le faisceau 11 est périodiquement interrompu par un disque hacheur 12, La partie transmise du faisceau étant dirigée vers Le point P, tandis que La partie réfléchie de ce faisceau est déviée vers un miroir de renvoi 14 qui la dévie à nouveau vers le point P.
Les faisceaux réfléchis qui en résuLtent sont respectivement captés par les détecteurs 13 et 15, qui produisent un signal représentatif de La rugosité Rp du produit 1. En aval du disque hacheur 12, La partie transmise du faisceau 11 rencontre un miroir semi-transparent 16, qui en dévie une portion vers le point C, sur le cylindre supérieur 2. Le faisceau réfléchi est à son tour capté par un détec- teur 23 qui produit un signal représentatif de La rugosité Rc du cylindre 2.
Ces signaux Rp et Rc sont traités et utilisés, de La même manière que dans La réalisation précédente, pour modifier de façon appropriée Le réglage du laminoir 2,3.
<Desc/Clms Page number 9>
Comme on l'a indiqué plus haut, Les mesures pourraient être effectuées suivant d'autres modalités sans sortir du cadre de L'invention. Dans tous les cas, eLLes permettent d'obtenir des signaux représentatifs des rugosités Rp et Rc et du taux de transfert de La rugosité Rp/Rc.
Le procédé de L'invention permet de surveiller en continu L'évoLution de La rugosité des cylindres et de déterminer d'une part les types de produits pouvant être Laminés successivement par un cylindre au cours de sa vie et d'autre part L'instant où un cylindre doit être reconditionné.
IL permet également de surveiller en continu t'évolution de La rugosité le long d'une bande Laminée, par exemple d'une bande d'acier Laminée à froid pendant Le Laminage de skin-pass. A cet égard, une augmentation de La rugosité de la bande, pour une rugosité de cylindre constante ou très faiblement variable, traduit un accroissement du taux de transfert de la rugosité avec dégradation possible des propriétés de surface de la bande. Un réglage approprié du Laminoir,, par réduction de la pression de laminage, permet de maintenir la rugosité de La bande, et les propriétés de surface qui en découlent, dans les Limites requises. Inversément, une diminution excessive de La rugosité de la bande et du taux de transfert de La rugosité peut nécessiter une augmentation de la pression de Laminage.
Un important avantage du procédé de L'invention est qu'il permet de déterminer et de régler la rugosité de la bande sans interrompre Le mouvement de celle-ci.
IL va de soi que L'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre particuliers qui viennent d'être décrits et illustrés.Il est notamment possible, sans sortir du cadre de L'invention, de surveiLLer et de régler La rugosité sur une seule face ou, simultanément ou non, sur Les deux faces d'une bande de matière, tant en continu que de manière discontinue avec une fréquence quelconque.