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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA DETERMINATION ET LA
CORRECTION EN LIGNE DES ONDULATIONS A LA SURFACE D'UNE
BANDE D'ACIER REVETUE Objet de l'invention [0001] La présente invention se rapporte à un procédé visant à mesurer et corriger en ligne des défauts de type "ondulation" présents au niveau de la surface de produits plats' fabriqués ou traités en continu, de préférence des bandes d'acier revêtues au trempé en continu.
[0002] L'invention concerne également l'installation pour la mise en #uvre du procédé.
Arrière-plan technologique - état de la technique approche problème-solution [0003] Dans les procédés de revêtement au trempé en continu d'une bande d'acier, on obtient généralement la maîtrise de l'épaisseur du revêtement par essorage à l'aide de jets de gaz sous pression.
[0004] Il est cependant connu que l'essorage peut induire des défauts tels que des variations d'épaisseur du revêtement. Certaines de ces variations d'épaisseur appelées ondulations, "waviness" ou "ripples" affectent négativement l'aspect final du produit, particulièrement lorsque celui-ci doit être peint. Toutefois, il convient de remarquer que le terme "ripples" peut indistinctement
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concerner soit un phénomène lié à la formation d'un oxyde en surface du revêtement, soit, dans le cas qui nous intéresse ici, le phénomène physique influencé par la chimie du procédé et lié au "vent" de l'essoreur sur le revêtement encore liquide.
[0005] Les ondulations susmentionnées présentent en général des longueurs d'onde de l'ordre du centimètre et des amplitudes de l'ordre du micromètre. Elles sont de longueur finie et sont principalement orientées dans le sens de défilement de la bande. Seules les variations d'épaisseur de revêtement de longueur d'onde plus faible sont corrigées par les dépôts de peinture d'épaisseur usuelle.
[0006] Les jauges industrielles mesurant l'épaisseur du revêtement en ligne, en général basées sur la fluorescence X, ne détectent pas ce type de défauts. En effet, la bande défile avec une vitesse typique de 2 à 3 m/s. Le temps de réponse de ces jauges est par contre typiquement de l'ordre de 100 millisecondes, ce qui correspond au mieux à une mesure effectuée tous les 20cm.
[0007] Il est connu de réaliser la mesure hors ligne de ces défauts d'épaisseur à l'aide de profileurs tactiles et optiques dédiés à la mesure de rugosité. L'application en ligne de ce type de capteurs est rendue difficile, voire impossible, à cause d'un défilement trop rapide de la bande et de vibrations occasionnées par celle-ci et son environnement.
[0008] Le demande de brevet japonais JP-A- 2000/144359, publiée le 26. 05.2000, propose de supprimer la détérioration de l'aspect de surface provoquée par le fleurage, l'adhésion des mattes ou les ripples en contrôlant la brillance du revêtement par une mesure de brillance spéculaire à 60 de manière telle que le standard JIS-Z-8741 soit inférieur à 100. Il s'agit cependant d'une
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mesure indirecte du phénomène et dont le résultat relève de la contribution de plusieurs types de défauts d'origines différentes, ce qui rend d'autant plus difficile la correction en ligne.
[0009] Il n'existe en fait aucune méthode de mesure dédiée ou adaptée aux types de défauts décrits.
[0010] Dans le brevet américain US-A-3,607,366, on suggère que les ondulations peuvent être évitées en utilisant une seconde paire d'essoreurs positionnée audessus des premiers et orientée vers le bas de manière à s'opposer au flux montant du gaz d'essorage.
[0011] Le brevet US-A-3,932,683 utilise une seule paire d'essoreurs orientée vers le bas. Mais cette technique est mal adaptée aux vitesses de ligne importantes ainsi qu'aux faibles épaisseurs de revêtement qui correspondent à une fraction importante des utilisations du procédé.
[0012] Dans la demande de brevet JP-A-05 239611 relative à un alliage métallique contenant une teneur en aluminium spécifiée, on établit une distance maximale entre les deux essoreurs permettant de supprimer les ripples.
Cette distance est fonction du poids de revêtement.
[0013] Dans la demande JP-A-06 116698, un échangeur de chaleur placé dans le bain de métal liquide permet de chauffer le gaz d'essorage et de prévenir la formation de défaut de surface tel que les ripples.
[0014] La demande JP-A-01 177350 propose une méthode et un équipement permettant de prévenir la formation de ripples et d'obtenir une tôle galvanisée au trempé à fleurage minimisé, d'excellente apparence. Pour ce faire, l'essorage est réalisé à l'aide d'un gaz inerte. Le dispositif d'essorage comprend différentes plaques permettant de confiner les jets de gaz et d'agir sur leur géométrie. Il est également équipé d'injections auxiliaires
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supérieures et inférieures. Le dispositif permet de contrôler des teneurs en 02 inférieures à 1% au voisinage des essoreurs.
[0015] La demande JP-A-2002/220651 propose de refondre la surface du revêtement par chauffage radiatif après que le température de surface de celui-ci soit tombée sous la température de fusion du zinc.
[0016] Le brevet US-A-4,056,657 propose un alliage eutectique zinc-aluminium contenant 5 0,5 % Al en poids.
Cet alliage contient comme seul ajout de nature métallique, un métal qui réduit la tension de surface du bain, tel que le plomb, l'antimoine ou l'étain avec un maximum de 0,1 % en poids. Le revêtement ainsi obtenu aurait une surface brillante, lisse, exempte de ripples et fleurs qui affectent la mouillabilité et la soudabilité du produit.
[0017] Toutes ces méthodes préventives visent globalement à réduire la fréquence d'apparition et l'amplitude de ces défauts d'aspect. Elles peuvent être inefficaces dans les conditions les plus sévères ou en cas de dérive d'un paramètre du procédé.
[0018] Il n'existe pas de méthode qui, quel que soit l'alliage déposé sur la bande, soit capable de détecter en ligne des variations d'épaisseurs, d'en évaluer leur importance et de les corriger immédiatement.
Buts de l'invention [0019] La présente invention a pour but de proposer une solution qui permette de s'affranchir des inconvénients de l'état de la technique.
[0020] La présente invention vise en particulier à proposer une solution qui permette de mesurer en ligne des variations d'épaisseur du revêtement du type ondulations dont la longueur d'onde est comprise entre 0,5 millimètres
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et 5 centimètres et l'amplitude est comprise entre 0,1 micromètre et 5 micromètres.
[0021] En particulier, l'invention vise à proposer un procédé et 'un dispositif permettant de réaliser cette mesure en s'affranchissant des vibrations, notamment de la bande et de l'environnement de la bande.
[0022] L'invention vise également à corriger le défaut en ligne afin d'améliorer l'aspect du produit après peinture.
Principaux éléments caractéristiques de l'invention [0023] Un premier aspect de la présente invention concerne un procédé de mesure et de correction en ligne de défauts d'épaisseur de type ondulations à la surface d'un produit plat revêtu tel qu'une bande revêtue, de préférence en acier, en défilement continu, comprenant au moins les étapes suivantes : - acquisition d'un échantillon de signal optique brut sur un intervalle de temps, caractéristique des variations d'épaisseur du revêtement de ladite surface, de préférence au moyen d'un capteur de distance sans contact utilisant un rayonnement laser ; - acquisition de paramètres relatifs à la ligne de production et influençant le signal obtenu ; - correction et filtrage du signal brut pour éliminer le bruit de l'environnement du capteur, en tenant compte desdits paramètres mesurés ;
- application d'une transformation temps-fréquence aux données du signal corrigé et filtré pour obtenir la longueur d'onde (ou la fréquence) et l'amplitude correspondante desdites variations d'épaisseur ; - au cas où un seuil de tolérance est atteint ou dépassé, ledit seuil étant prédéterminé en fonctions de
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paramètres visés pour le produit final, modification d'un ou plusieurs paramètres de ligne pour réduire les variations d'épaisseur du revêtement tout en maintenant l'épaisseur moyenne de celui-ci, et retour à la première étape, de manière itérative, pour l'acquisition d'un nouvel échantillon.
[0024] L'invention s'applique de préférence à une bande d'acier en défilement continu sur une ligne de galvanisation au trempé à une vitesse comprise entre 1 et 10 m/s, le revêtement de la bande d'acier étant principalement à base de zinc, d'étain, d'aluminium ou d'un de leurs alliages et avec une épaisseur inférieure à 20 micromètres.
[0025] Les variations d'épaisseur mesurées dans le cadre de l'invention correspondent à des ondulations dont la longueur d'onde se trouve au moins dans l'intervalle compris entre 0,2 mm et 10 cm, de préférence entre 0,5 mm et 5 cm et dont l'amplitude se trouve au moins dans l'intervalle compris entre 0,1 et 10 micromètres, de préférence entre 0,1 et 5 micromètres.
[0026] De' préférence, ledit seuil de tolérance correspond, pour des longueurs d'onde allant de 0,5 mm à 5 mm, à une moyenne des amplitudes correspondantes comprise entre 0,2 et 2 micromètres, de préférence encore valant environ 0,25 micromètres.
[0027] De préférence, ladite transformation tempsfréquence est une transformée de Fourier rapide (FFT) ou une "wavelet transform" (WT).
[0028] Toujours selon l'invention, les paramètres mesurés relatifs à la ligne de production sont la vitesse, la tension et/ou le format (épaisseur, largeur) de la bande.
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[0029] Avantageusement, le signal brut subit un filtrage pour éliminer le bruit relatif aux vibrations de la bande.
[0030] Selon l'invention, ladite modification d'un ou plusieurs paramètres de ligne, lorsque le seuil de tolérance est atteint ou dépassé, est avantageusement une modification des paramètres d'essorage, à savoir la pression dans les essoreurs, la distance bande-essoreurs et/ou l'épaisseur de la fente d'essorage.
[0031] Selon une forme d'exécution préférée de l'invention, l'essorage gazeux est assisté par un préessorage électromagnétique.
[0032] De préférence, la pression du gaz d'essorage est réduite progressivement jusqu'à une réduction d'amplitude des ondulations à un niveau prédéterminé, de préférence audit niveau seuil prédéterminé, l'intensité de l'essorage électromagnétique étant dans le même temps augmentée pour maintenir constante l'épaisseur finale du revêtement.
[0033] Selon une autre forme d'exécution préférée de l'invention, la modification comprend au moins l'une des ou résulte de la combinaison de plusieurs des modifications suivantes : - modification de la vitesse de ligne et des paramètres d'essorage ; - inclinaison des essoreurs vers le bas ; - réalisation d'une partie de l'essorage par pré-essorage en utilisant le métal fondu du bain ; - réalisation d'une partie de l'essorage par un équipement électromagnétique ; - modification de la nature et la température du gaz d'essorage ;
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- modification de la composition et la température du bain de trempé.
[0034] Il est avantageux dans le procédé de l'invention que la bande soit stabilisée par un cylindre, que la tension de la bande et son format, c'est-à-dire son épaisseur et sa largeur, soient acquis en continu et que le signal soit corrigé en tenant compte de l'influence de ces paramètres, préalablement déterminée, sur le déplacement de la surface du cylindre.
[0035] Toujours avantageusement, le signal brut est filtré pour éliminer l'influence de l'excentricité du cylindre, en se basant sur une mesure préalable ou non.
[0036] Au cas où la bande n'est pas stabilisée par un cylindre, on mesure avantageusement en continu les vibrations de la bande et la mesure optique est rejetée s'il y a superposition des bandes de fréquence relatives aux vibrations de la bande et celles visées par la mesure.
[0037] Un second objet de la présente invention concerne une installation pour la mise en #uvre du procédé de mesure et de correction en ligne de défauts d'épaisseur de type ondulations à la surface d'un produit plat revêtu, tel que décrit ci-dessus. L'installation comprend un capteur de distance sans contact, sis à une distance d'au moins 5 mm de la surface observée, ladite surface pouvant déjà être solidifiée ou non.
[0038] Avantageusement, le capteur de distance est de type triangulation, confocale ou interférométrie et utilise un faisceau laser dont le diamètre est de plusieurs fois inférieur à la longueur d'onde la plus basse du phénomène à mesurer.
[0039] Selon l'invention, la fréquence minimale de réponse du capteur, Fc en hertz, est donnée par l'expression suivante :
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Fc = n. v/#, où v est la vitesse de ligne en mètres par seconde, # la longueur d'onde du phénomène en mètres et n un nombre minimal de mesures à réaliser à la longueur d'onde ,, n étant supérieur ou égal à 2.
[0040] Avantageusement, le capteur est pourvu d'un système antivibratoire isolant ce dernier de la charpente métallique de la ligne de production.
[0041] Toujours avantageusement, la bande étant positionnée par application en traction sur la surface d'un cylindre, l'axe optique du capteur de distance croise orthogonalement l'axe dudit cylindre, tout en étant compris dans un segment d'arc situé entre la première et la dernière ligne de contact entre la bande supportant la surface et le cylindre.
Brève description des figures [0042] La figure 1 représente un ordinogramme de mesure, contrôlé et correction des ondulations, selon le procédé de la présente invention.
Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention [0043] L'invention s'applique à la surface une bande d'acier galvanisée en défilement sur une ligne de galvanisation à une vitesse comprise entre 1 et 10 m/s. Les revêtements concernés sont principalement à base de zinc, d'étain, d'alliage de zinc ou d'alliage d'aluminium, cette liste n'étant pas exclusive pour la réalisation de la présente invention.
Description du dispositif [0044] Le- dispositif selon la présente invention comprend un capteur de distance sans contact, de préférence
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de type triangulation, confocale ou interférométrie, de préférence encore utilisant un rayonnement laser. La fréquence minimale de réponse du capteur, Fc en Hertz, est donnée par l'expression suivante :
Fc = n.v/,, où v est la vitesse de ligne en mètres par seconde, la longueur d'onde du phénomène en mètres et n un nombre minimal de mesures par longueur d'onde du phénomène mesuré (n # 2) .
[0045] Le diamètre du faisceau laser est de plusieurs fois inférieur à la longueur d'onde du phénomène à mesurer.
[0046] Le capteur de distance est placé à une distance d'au moins 5 mm de la surface observée, la surface du revêtement pouvant être solide ou encore liquide.
[0047] Le capteur est de préférence pourvu d'un système antivibratoire permettant d'isoler ledit capteur de la charpente métallique telle qu'existante en ligne industrielle et soumise à des vibrations éventuelles.
[0048] Préférentiellement, on positionne la bande en l'appliquant sur la surface d'un cylindre par traction et on positionne le capteur de manière telle que l'axe optique du système croise orthogonalement l'axe du cylindre et est compris dans un segment d'arc situé entre la première et la dernière ligne de contact entre la bande supportant la surface et le cylindre.
Description de la méthode de mesure [0049] Le traitement principal du signal acquis par le dispositif décrit ci-dessus consiste en sa décomposition spectrale. Il comprend soit une "FFT" (Fast Fourier Transform), soit une "wavelet transform", soit toute autre
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méthode capable de transformer un signal temporel en un spectre de fréquences ou longueurs d'onde.
[0050] La décomposition spectrale est suivie ou précédée de traitements ayant pour but d'éliminer la contribution au signal de bruits tels que ceux dûs à la vibration de la bande et/ou à tout autre élément se trouvant dans l'environnement du capteur. Pour ce faire, on procédera notamment à l'acquisition de tout paramètre relatif à la ligne de production et dont la connaissance est jugée nécessaire pour le traitement du signal.
[0051] Finalement, les longueurs d'ondes et amplitudes des variations d'épaisseur sont déduites des spectres obtenus.
1. Cas de la bande stabilisée par un cylindre [0052] Selon une première modalité de l'invention, dans le cas où la bande est stabilisée par un cylindre, la tension de la bande et le format de la bande, c'est-à-dire son épaisseur et sa largeur, sont acquis en continu.
L'impact de ces paramètres sur le déplacement de la surface du cylindre a été préalablement déterminé de sorte que le signal peut être corrigé.
[0053] Avantageusement, toujours dans le cas où la bande est stabilisée par un cylindre, l'excentricité dudit cylindre est filtrée. Ce filtrage peut être basé sur une mesure préalable ou non. Dans ce dernier cas, la mesure est réalisée sur au moins deux périodes de rotation dudit cylindre, le diamètre du cylindre étant connu.
2. Cas de la bande non stabilisée par un cylindre [0054] Selon une deuxième modalité de l'invention, dans le cas où la bande n'est pas stabilisée par un cylindre, le système est équipé d'un capteur de vibration de la bande. La mesure est rejetée s'il y a superposition
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des bandes de fréquence des vibrations de la bande avec celles visées par la mesure.
Description de la correction en ligne du défaut [0055] La correction du défaut via les paramètres du procédé de revêtement est déclenchée au-delà d'un seuil donné d'amplitude des ondulations.
[0056] Si le seuil est dépassé, alors on modifie les paramètres de ligne dans le but de réduire les variations d'épaisseur du revêtement tout en maintenant l'épaisseur moyenne du revêtement.
[0040] Selon une modalité d'exécution préférée pour effectuer cette opération, l'essorage gazeux classique est assisté par un pré-essorage électromagnétique. Ce dernier est basé sur l'interaction entre le courant induit dans le revêtement et la densité de flux magnétique générée par un inducteur à haute fréquence de courant. L'essorage électromagnétique a pour fonction de diminuer le poids de zinc emporté avant ajustement de l'épaisseur finale du revêtement par essorage gazeux. Cette technique permet ainsi, pour une vitesse de ligne et une épaisseur de revêtement données, de réduire la pression du gaz d'essorage.
[0057] Selon encore une autre modalité d'exécution, la correction du défaut est obtenue en utilisant une combinaison de plusieurs actions. Avantageusement, on modifie les paramètres d'essorage, c'est-à-dire principalement : la pression dans les essoreurs, la distance bande-essoreur, l'épaisseur de la fente d'essorage. On peut également effectuer les modifications suivantes .
- modification de la vitesse de ligne et des paramètres d'essorage ;
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inclinaison des essoreurs vers le bas ; réalisation d'une partie de l'essorage par pré-essorage en utilisant le métal fondu du bain ; réalisation d'une partie de l'essorage par un équipement électromagnétique ; - modification de la nature et la température du gaz d'essorage ; - modification'de la composition et la température du bain de trempé.
EXEMPLE [0058] Selon une forme d'exécution de la présente invention donnée à titre d'exemple, le dispositif décrit ci-dessus est installé sur une ligne de recuit continu et galvanisation pour bande d'acier. La vitesse de ligne est de 3 m/s. La bande d'acier est revêtue au trempé par 10 micromètres d'une couche à base de zinc. Le bain de zinc est maintenu à une température de 460 C et contient 0,2% d'aluminium. L'essorage est normalement réalisé à l'aide d'azote à température ambiante. Un inducteur placé entre le bain et les couteaux d'essorage gazeux permet de réaliser, au cas où cela s'avère nécessaire, un pré-essorage électromagnétique tel que mentionné ci-dessus.
La bande est destinée à être revêtue d'une peinture composée d'une couche de cataphorèse, d'une couche de "sealer" et d'une couche de laque, d'une épaisseur totale supérieure ou égale à 75 micromètres.
[0059] La bande est stabilisée par le cylindre situé après l'opération d'essorage dont le rayon est de 0,6 m (top roll). Le capteur de distance est positionné à 20 mm de la bande de manière telle que l'axe optique du système croise orthogonalement l'axe du cylindre et est compris dans un segment d'arc situé entre la première et la
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dernière ligne de contact entre la bande supportant la surface et le cylindre.
[0060] Le dispositif de mesure comprend un capteur de distance de type triangulation laser monté sur une table antivibratoire. La fréquence du capteur est de 15 000 Hz et le diamètre du faisceau de 50 micromètres.
[0061] L'échantillon de mesure comporte 216 (65 536) points. La longueur mesurée d'environ 13 mètres est supérieure à deux périodes de rotation du cylindre.
[0062] Les variations de tension et de format de la bande, c'est à dire son épaisseur et sa largeur, sont acquis en continu. L'impact de ces paramètres sur le déplacement du cylindre a été préalablement déterminé de sorte que le signal est corrigé en conséquence.
[0063] Les signaux temporels sont décomposés selon la fréquence par une transformée de Fourier rapide (FFT) avec une fenêtre de Hanning.
[0064] Le spectre obtenu comporte 32 768 points comprenant les longueurs d'onde comprises entre 0,4 mm et environ 13 mètres.
[0065] Si la moyenne des amplitudes, correspondant aux longueurs d'ondes comprises entre 0,5 mm et 5 cm, excède 0,25 micromètres, la correction du défaut via l'essorage électromagnétique est déclenchée. La pression du gaz d'essorage. est réduite progressivement jusqu'à obtention d'une amplitude des ondulations acceptables. Dans le même temps, on augmente l'intensité de l'essorage électromagnétique afin de maintenir constante l'épaisseur finale du revêtement.
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METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING AND
ONLINE CORRECTION OF WAVE ON THE SURFACE OF A
BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for measuring and correcting on-line defects of the "corrugation" type present at the level of the surface of flat products manufactured or treated continuously. preferably steel strips coated with continuous quenching.
The invention also relates to the installation for the implementation of the method.
BACKGROUND OF THE INVENTION [0003] In the continuous quench coating processes of a steel strip, control of the thickness of the spin coating is generally achieved by pressurized gas jets.
It is however known that the spin can induce defects such as thickness variations of the coating. Some of these variations in thickness called ripples, "waviness" or "ripples" negatively affect the final appearance of the product, especially when it has to be painted. However, it should be noted that the term "ripples" may be used indiscriminately
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concern either a phenomenon related to the formation of an oxide on the surface of the coating, or, in the case which interests us here, the physical phenomenon influenced by the chemistry of the process and related to the "wind" of the wiper on the coating still liquid.
The above-mentioned corrugations generally have wavelengths of the order of one centimeter and amplitudes of the order of one micrometer. They are of finite length and are mainly oriented in the direction of travel of the band. Only the variations in the thickness of the coating of lower wavelength are corrected by the paint deposits of usual thickness.
Industrial gauges measuring the thickness of the in-line coating, generally based on X-ray fluorescence, do not detect this type of defects. Indeed, the band scrolls with a typical speed of 2 to 3 m / s. The response time of these gauges is, on the other hand, typically of the order of 100 milliseconds, which corresponds best to a measurement made every 20 cm.
It is known to perform the offline measurement of these thickness defects using tactile and optical profilers dedicated to the measurement of roughness. The online application of this type of sensor is made difficult, if not impossible, because of a too fast scrolling of the band and vibrations caused by it and its environment.
The Japanese patent application JP-A-2000/144359, published on 26. 05.2000, proposes to eliminate the deterioration of the surface appearance caused by the flowering, adhesion of mattes or ripples by controlling the gloss of the coating by a specular gloss measurement at 60 so that the JIS-Z-8741 standard is less than 100. However, this is a
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Indirect measurement of the phenomenon and the result of which is the contribution of several types of defects of different origins, which makes it more difficult online correction.
There is in fact no dedicated measurement method or adapted to the types of defects described.
In US Pat. No. 3,607,366, it is suggested that the corrugations can be avoided by using a second pair of wipers positioned above the first and oriented downwards so as to oppose the rising flow of the gas. 'spinning.
US-A-3,932,683 uses a single pair of wipers oriented downwards. But this technique is poorly adapted to the important line speeds and low coating thicknesses that correspond to a significant fraction of the uses of the process.
In the patent application JP-A-05 239611 relating to a metal alloy containing a specified aluminum content is established a maximum distance between the two wipers to remove the ripples.
This distance is a function of the coating weight.
In JP-A-06 116698, a heat exchanger placed in the liquid metal bath is used to heat the spin gas and prevent the formation of surface defects such as ripples.
The application JP-A-01 177350 proposes a method and equipment to prevent the formation of ripples and to obtain a galvanized sheet dipping flush minimized, excellent appearance. To do this, the spin is performed using an inert gas. The spinning device comprises different plates for confining the gas jets and to act on their geometry. It is also equipped with auxiliary injections
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upper and lower. The device makes it possible to control O 2 contents of less than 1% in the vicinity of the wipers.
The application JP-A-2002/220651 proposes to remelt the surface of the coating by radiative heating after the surface temperature thereof has fallen below the melting temperature of zinc.
US Pat. No. 4,056,657 proposes a zinc-aluminum eutectic alloy containing 0.5% by weight of Al.
This alloy contains as the only addition of a metallic nature, a metal which reduces the surface tension of the bath, such as lead, antimony or tin with a maximum of 0.1% by weight. The resulting coating would have a glossy, smooth surface, free of ripples and flowers that affect the wettability and weldability of the product.
All these preventive methods generally aim to reduce the frequency of appearance and the amplitude of these appearance defects. They can be ineffective in the most severe conditions or in case of drift of a parameter of the process.
There is no method that, regardless of the alloy deposited on the tape, is able to detect variations in thickness online, to assess their importance and correct them immediately.
OBJECTS OF THE INVENTION The object of the present invention is to propose a solution that makes it possible to overcome the disadvantages of the state of the art.
The present invention is aimed in particular at providing a solution that makes it possible to measure variations in thickness of the corrugation-type coating in line, the wavelength of which is between 0.5 millimeters.
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and 5 centimeters and the amplitude is between 0.1 micrometer and 5 micrometers.
In particular, the invention aims to provide a method and a device for performing this measurement by avoiding vibration, including the band and the environment of the band.
The invention also aims to correct the defect online to improve the appearance of the product after painting.
Main features of the invention [0023] A first aspect of the present invention relates to a method for measuring and in-line correction of corrugation-type thickness defects on the surface of a coated flat product such as a coated strip. preferably in steel, in continuous scrolling, comprising at least the following steps: - acquisition of a raw optical signal sample over a time interval, characteristic of variations in the thickness of the coating of said surface, preferably by means of a non-contact distance sensor using laser radiation; - acquisition of parameters relating to the production line and influencing the signal obtained; correction and filtering of the raw signal to eliminate the noise of the sensor environment, taking into account said measured parameters;
- applying a time-frequency transformation to the corrected and filtered signal data to obtain the wavelength (or frequency) and corresponding amplitude of said thickness variations; in the case where a tolerance threshold is reached or exceeded, said threshold being predetermined as a function of
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target parameters for the final product, modification of one or more line parameters to reduce thickness variations of the coating while maintaining the average thickness thereof, and return to the first step, iteratively, for the acquisition of a new sample.
The invention is preferably applied to a continuous strip of steel on a galvanizing line at a dipping speed of between 1 and 10 m / s, the coating of the steel strip being mainly at zinc, tin, aluminum or one of their alloys and with a thickness of less than 20 micrometers.
The variations in thickness measured in the context of the invention correspond to corrugations whose wavelength is at least in the range between 0.2 mm and 10 cm, preferably between 0.5 mm. mm and 5 cm and whose amplitude is at least in the range between 0.1 and 10 microns, preferably between 0.1 and 5 microns.
Preferably, said tolerance threshold corresponds, for wavelengths ranging from 0.5 mm to 5 mm, to an average of the corresponding amplitudes of between 0.2 and 2 micrometers, more preferably equal to about 0. , 25 micrometers.
Preferably, said frequency-time transformation is a fast Fourier transform (FFT) or a "transform wavelet" (WT).
Still according to the invention, the measured parameters relating to the production line are the speed, the tension and / or the format (thickness, width) of the strip.
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Advantageously, the raw signal is filtered to eliminate the noise relative to the vibrations of the strip.
According to the invention, said modification of one or more line parameters, when the tolerance threshold is reached or exceeded, is advantageously a modification of the spin parameters, namely the pressure in the squeezers, the band distance. -samers and / or the thickness of the spin slot.
According to a preferred embodiment of the invention, the gaseous spin is assisted by electromagnetic preessorage.
Preferably, the pressure of the dewatering gas is progressively reduced to a reduction of amplitude of the corrugations to a predetermined level, preferably to said predetermined threshold level, the intensity of the electromagnetic spin being in the same increased time to keep the final thickness of the coating constant.
According to another preferred embodiment of the invention, the modification comprises at least one of or results from the combination of several of the following modifications: - modification of the line speed and spin parameters; - inclination of the wipers down; - Performing part of the spin by pre-spinning using the molten metal bath; - Performing part of the spinning by electromagnetic equipment; - modification of the nature and temperature of the spin gas;
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- modification of the composition and temperature of the quench bath.
It is advantageous in the method of the invention that the strip is stabilized by a cylinder, that the tension of the strip and its size, that is to say its thickness and width, are acquired continuously and that the signal is corrected taking into account the influence of these parameters, previously determined, on the displacement of the surface of the cylinder.
Still advantageously, the raw signal is filtered to eliminate the influence of the eccentricity of the cylinder, based on a previous measurement or not.
In the case where the strip is not stabilized by a cylinder, the vibrations of the strip are advantageously measured continuously and the optical measurement is rejected if the frequency bands relating to the vibrations of the strip are superimposed and those covered by the measure.
A second object of the present invention relates to an installation for implementing the method for measuring and in-line correction of corrugation-type thickness defects on the surface of a coated flat product, as described herein. -above. The installation comprises a non-contact distance sensor, located at a distance of at least 5 mm from the observed surface, said surface can already be solidified or not.
Advantageously, the distance sensor is triangulation, confocal or interferometry type and uses a laser beam whose diameter is several times smaller than the lowest wavelength of the phenomenon to be measured.
According to the invention, the minimum frequency of response of the sensor, Fc in hertz, is given by the following expression:
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Fc = n. v / #, where v is the line speed in meters per second, # the wavelength of the phenomenon in meters and n a minimum number of measurements to be made at the wavelength, n being greater than or equal to 2 .
Advantageously, the sensor is provided with an antivibration system isolating the latter from the metal frame of the production line.
Still advantageously, the strip being positioned by traction application on the surface of a cylinder, the optical axis of the distance sensor orthogonally crosses the axis of said cylinder, while being included in an arc segment located between the first and the last line of contact between the strip supporting the surface and the cylinder.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0042] FIG. 1 represents a measurement flowchart, controlled and corrected corrugations, according to the method of the present invention.
DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION The invention applies to the surface of a strip of galvanized steel running on a galvanizing line at a speed of between 1 and 10 m / s. The coatings concerned are mainly based on zinc, tin, zinc alloy or aluminum alloy, this list not being exclusive for carrying out the present invention.
Description of the Device [0044] The device according to the present invention comprises a contactless distance sensor, preferably
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triangulation type, confocal or interferometry, more preferably using laser radiation. The minimum frequency of response of the sensor, Fc in Hertz, is given by the following expression:
Fc = n.v / ,, where v is the line speed in meters per second, the wavelength of the phenomenon in meters and n is a minimum number of measurements per wavelength of the measured phenomenon (n # 2).
The diameter of the laser beam is several times smaller than the wavelength of the phenomenon to be measured.
The distance sensor is placed at a distance of at least 5 mm from the observed surface, the surface of the coating may be solid or liquid.
The sensor is preferably provided with an antivibration system for isolating said sensor of the metal frame as existing in the industrial line and subject to possible vibrations.
Preferably, the strip is positioned by applying it to the surface of a cylinder by traction and the sensor is positioned in such a way that the optical axis of the system orthogonally crosses the axis of the cylinder and is included in a segment. arc between the first and the last line of contact between the strip supporting the surface and the cylinder.
Description of the measurement method The main processing of the signal acquired by the device described above consists in its spectral decomposition. It includes either an "FFT" (Fast Fourier Transform), a "wavelet transform", or any other
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method capable of transforming a time signal into a frequency spectrum or wavelengths.
The spectral decomposition is followed or preceded by treatments intended to eliminate the contribution to the noise signal such as those due to the vibration of the band and / or any other element in the environment of the sensor. To do this, it will include the acquisition of any parameter relating to the production line and whose knowledge is deemed necessary for signal processing.
Finally, the wavelengths and amplitudes of the thickness variations are deduced from the spectra obtained.
1. Case of the band stabilized by a cylinder [0052] According to a first embodiment of the invention, in the case where the strip is stabilized by a cylinder, the tension of the strip and the format of the strip, that is, ie its thickness and its width, are acquired continuously.
The impact of these parameters on the displacement of the cylinder surface has been previously determined so that the signal can be corrected.
Advantageously, still in the case where the band is stabilized by a cylinder, the eccentricity of said cylinder is filtered. This filtering can be based on a previous measurement or not. In the latter case, the measurement is performed over at least two periods of rotation of said cylinder, the diameter of the cylinder being known.
2. Case of the non-stabilized strip by a cylinder [0054] According to a second embodiment of the invention, in the case where the strip is not stabilized by a cylinder, the system is equipped with a vibration sensor of the bandaged. The measure is rejected if there is superposition
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frequency bands of the vibrations of the band with those targeted by the measurement.
Description of the on-line correction of the fault [0055] The correction of the fault via the parameters of the coating process is triggered beyond a given threshold of amplitude of the corrugations.
If the threshold is exceeded, then the line parameters are modified in order to reduce the thickness variations of the coating while maintaining the average thickness of the coating.
According to a preferred embodiment for performing this operation, the conventional gas spin is assisted by an electromagnetic pre-spin. The latter is based on the interaction between the current induced in the coating and the magnetic flux density generated by a high frequency current inductor. The purpose of the electromagnetic spin is to reduce the weight of zinc removed before adjustment of the final thickness of the coating by gas spinning. This technique thus makes it possible, for a given line speed and coating thickness, to reduce the pressure of the spin gas.
According to yet another embodiment, the correction of the defect is obtained by using a combination of several actions. Advantageously, the spin parameters are changed, that is to say mainly: the pressure in the wipers, the band-wiper distance, the thickness of the wiping slot. The following changes can also be made.
- modification of the line speed and spin parameters;
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inclination of the wipers downwards; performing a portion of the spin by pre-spinning using the molten metal of the bath; performing part of the spinning by electromagnetic equipment; - modification of the nature and temperature of the spin gas; - modification of the composition and temperature of the quench bath.
EXAMPLE [0058] According to one embodiment of the present invention given by way of example, the device described above is installed on a continuous annealing and galvanizing line for steel strip. The line speed is 3 m / s. The steel strip is dip-coated with 10 microns of a zinc-based layer. The zinc bath is maintained at a temperature of 460 C and contains 0.2% of aluminum. Spinning is normally done with nitrogen at room temperature. An inductor placed between the bath and the gas spinning knives makes it possible, if necessary, to perform an electromagnetic pre-spin as mentioned above.
The strip is intended to be coated with a paint composed of a layer of cataphoresis, a layer of "sealer" and a layer of lacquer, with a total thickness greater than or equal to 75 micrometers.
The band is stabilized by the cylinder located after the spinning operation whose radius is 0.6 m (top roll). The distance sensor is positioned 20 mm from the web such that the optical axis of the system intersects the axis of the cylinder orthogonally and is included in an arc segment located between the first and the second axis.
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last line of contact between the tape supporting the surface and the cylinder.
The measuring device comprises a laser triangulation type distance sensor mounted on an antivibration table. The sensor frequency is 15,000 Hz and the beam diameter is 50 micrometers.
The measurement sample comprises 216 (65,536) points. The measured length of about 13 meters is greater than two periods of rotation of the cylinder.
The variations of tension and format of the strip, ie its thickness and its width, are acquired continuously. The impact of these parameters on the displacement of the cylinder has been previously determined so that the signal is corrected accordingly.
The time signals are broken down according to the frequency by a fast Fourier transform (FFT) with a Hanning window.
The spectrum obtained comprises 32,768 points including wavelengths between 0.4 mm and about 13 meters.
If the average of the amplitudes, corresponding to the wavelengths between 0.5 mm and 5 cm, exceeds 0.25 micrometers, the correction of the fault via the electromagnetic spin is triggered. The pressure of the spin gas. is progressively reduced until an amplitude of the acceptable corrugations is obtained. At the same time, the intensity of the electromagnetic spin is increased in order to keep the final thickness of the coating constant.