<Desc/Clms Page number 1>
CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES METALLURGIQUES, Association sans but lucratif à Bruxelles, (Belgique). Procéda de contrôle automatique d'une opération de laminage.
.La présente invention concerne un procédé de réglage automatique de la position des vis de serrage en fonction de la vitesse de laminage, au cours d'une opération de laminage à froid, et en particulier au cours d'une opération de laminage d'écrouissage ou skin-pass.
Actuellement, les consommateurs exigent une qualité toujours plus grande des produits laminés, et notamment des tôles fines, ce qui conduit l'industrie à utiliser des commandes et des contrôles automatiques de fabrication de plus en plus précis et à réponse de plus en plus rapide.
<Desc/Clms Page number 2>
Pour autant que le damandeur en soit informé, aucune étude mathématique n'a été, à ce jour, consacrée au skin-pass.
Ce processus revêt cependant une très grande importance dans la fabrication des tôles fines laminées à froid. C'est la raison pour laquelle le demandeur a entrepris des recherches tendant à mettre au point un système de régulation automatique de l'opération de skin-pass.
On sait que le laminage d'écrouissage est un pro- cessus présentant les caractéristiques suivantes: - de faibles taux de réduction; - des cylindres de travail de grand diamètre; - en général, absence d'agent réfrigérant.
Au cours d'une telle opération de skin-pass, !.'opé- rateur est fréquemment amené à modifier la vitesse de laminage, en particulie: à augmenter cette vitesse à l'engagement d'une nouvelle bobine et à la réduire en fin de bobine ou lorsqu'il décèle des défauts de planéité ou des défauts de surface de la tôle. Il en résulte qu'en moyenne, une partie importante de la bobine est laminée sous une vitesse variable.
On sait également que les variations de la vitesse de laminage provoquent, toutes autres choses restant égales, des variations d'allongement du matériau laminé. Par conséquent, pendant les périodes d'accélération et de décélération, l'opérateur doit modifier le réglage des vis de commande des cylindres en se basant sur les indications des appareils de mesure des allongements du produit laminé, afin de maintenir un allongement constant. Cette manière de procéder présente toutefois les: inconvénients suivants: a/ la précision du réglage dépend de l'habileté de l'opérateur; b/ pendant les variations de vitesse du train de laminoir, les indications du capteur d'allongement peuvent être entachées d'erreurs, à cause du glissement de la bande sur les cylindre:..
Ces erreurs peuvent atteindre des valeurs relatives élevées, en raison des faibles valeurs des allongements caractéristiques du skin-nass;
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
c/ la surveillance constante du capteur -1 1 '1 - .-., 1 ",µ. µ(.Jj :- ::.<.;:-...,¯¯;:.;¯..; .. ""...:>ÀSf#.::'=-r:; .J .= , i : . ; , i;t ;r4'" '.."':-'>- :,g<>¯;'# , :W= In J '';'';?:\,,²..........:.}:...:.; .,;-;-....:t."'},..l :-'t'"-..-", !,...0;...:. manipulation simultanée des organes de commande de la vitesse et du serrage des via peuvent occuper l'opérateur au point de ne lui laiaser parfois que peu de temps pour inspecter la bande à' l'entrée du laminoir.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
Le procédé objet de la présente invention, dans lequel on assure un contrôla automatique d'une opération de laminage à froid, est essentiellement caractérisé en ce que l'on établit une liaison automatique entre la commande de la vitesse et la commande des vis de serrage des cylindres, de façon à maintenir constant l'allongement du produit laminé, en dépit des variations de la vitesse de laminage.
On sait que les variations de la vitesse de laminage peuvent influencer le taux de réduction du produit laminé, par trois mécanismes distincts: a/ par modification du coefficient de frottement entre le cylindre et le produit. Dans le cas du skin-pass, la vitesse relative cylindre- produit varie dane les limites entre lesquelles le coefficient de
EMI3.2
frottement sec est indépendant de la vitesse, b/ par modification de l'épaisseur du film d'huile dans les paliers de support des cylindres. par modification de la limite élastique de l'acier avec la vitesse de déformation.
Ce facteur est très important, car pour une même position des vis de serrage des cylindres, il peut provoquer une variation très nette du taux de réduction avec la vitesse,
EMI3.3
celui-ci pa-7ant par exemple de 1 Jo à 10 t/min. à 0, 59% à
750 t/mia
Le procédé de contrôle automatique mis au point par le demandeur tient compte de l'effet global de ces trois facteurs qu'il est d'ailleurs inutile de dissocier, car leurs effets individuels sont toujours simultanés et superposés.
Le processus de laminage à froid, c'est-à-dire en
EMI3.4
fait le taux de réduction, est influence par t.ii::'¯ ?3' variable8 dont
<Desc/Clms Page number 4>
les plus importantes sont les suivantes;
N vitesse de laminage
Z limite élastique de l'acier avant le laminage h1 épaisseur du produit à l'entrée du laminoir
S position des vis de serrage coefficient de frottement cylindre-produit
T1 traction arrière exercée sur le produit
T2 traction avant exercé'.: sur le produit.
Cette dépendance peut s'exprimer mathématiquement par la relation:
EMI4.1
X = f (N, Zoo hl' 1 S'IM , Tl' T?)
L'élimination de l'influence de la vitesse N s'exprime par (@x/@N) =
EMI4.2
1 Zo' hl, t S'# , Ti) T2
Le procédé de contrôle automatique d'une opération de laminage à froid, objet de la présente invention, est donc caractériaé en ce que l'on mesura et valeurs de n variables caractériati-
EMI4.3
ques parmi N, 20, h., S,1 , T1, T2, (n ét3nt au moins égal à 2), à l'aide de capteurs appropriés fournissant des signaux électriques représentatifs des valeurs des\ites n variables, en ce que l'on assigne aux variables non mesurées dex valeurs moyennes fournies par des opérations analogues antérieures, en ce que l'on introduit les valeurs de (n-1)
variables mesurées dans un calculateur qui résout l'équation @X/@N = 0 par @apport à la variable non introduite dans le calculateur, fournissant ainsi une valeur de consigne de cette variable, en ce que l'on compare ladite valeur de consigne avec le valeur mesurée de ladite variable, et en ce que l'on agit aur l'organe de réglage de ladite variable de façon à annuler l'écart consisté entre ladite valeur de consigna et la valeur mesurée de ladite variable.
Un mode avantageux d'application du procédé de la
EMI4.4
prà80nte invention consiste 1 consid6zer les trois variables caractéristiques N, h1et S.
<Desc/Clms Page number 5>
Dans ce cas, le procédé de contrôle automatique d'une opération de laminage à froid, objet de la présente invention, est caractérisé en ce que l'on mesure l'épaisseur (h1) de la tôle avant son entrée au laminoir à l'aide d'un premier capteur qui fournit un premier signai électrique représentatif de ladite épais3eur, en ce que l'on mesure la vitesse de rotation (N) des cylindres de travail dudit laminoir à l'aide d'un second capteur qui fournit un second signal électrique représentatif de ladite vitesse de rotation, en ce que l'on assigne aux variables non mesurées des valeurs moyennes fournies par des opérations analogues antérieures, en ce que l'on introduit lesdits signaux électriques dans un calculateur qui fournit un signal électrique correspondant à une valeur de consigne (S )
de la position des vis de serrage en fonction de l'épaisseur et de la vitesse de rotation mesurées, en ce que l'on mesure la position eifective des vis de serrage à l'aide d'un capteur qui fournit un signal électrique courrcepondant à la valeur mesurée (5) {de la position desdites vis de serrage des cylindres, en ce que l'on compare ladite valeur de consigne avec ladite valeur mesurée de la position desdi.tes vis de serrage et en ce que l'on agit sur le moteur de commande desdites vis de serrage de manière à annuler l'écart constaté entre ladite valeur de consigne et ladite; valeur mesurée de la position desdites vis de serrage.
L'exemple qui suit permettra de mieux comprendre le procédé de l'invention, avec référence au dessin annexé qui représente un schéma de principe de l'installation de contrôle automa-tique de @opération de laminage.
En prenant en considération les variables ondependan-
EMI5.1
tes I:, P1 et S, le demandeur a établi la TI;,t!.O:'l suivante: x = [i/.)5. Il 1, (ll. S + KZ) f K 3..: !- K4 1 . log N -i* ICS, â tl. hl¯ tK7 (1 ) danc laquelle lés grnnàeurs X2, ... , K? sont des constantes dépendant des constantes de laminage et des autres variables indépncJX!td8 20'" r.'éLimination T1 et Tz. de l'influénce de la vitesse N sur la réduction X s'exprüne noa th6matiquement par: /
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
'N ) Zot hir S.? , Tis T U c'est-à-dire, en appliquant cette condition à la relation (1), par N.- dS ' 1 l 3 1. log hl + K3 K1. 1* log h 1+ K3 K2. log hl K4 q. ¯¯ K 1 g = (2) K 1 log h1 + K
Comme cela est représenté à la figure annexée, les capteurs de mesure 1 et 2 relèvent respectivement les valeurs de h1 et de N;
ces valeurs sont introduites dans le calculateur qui détermine la valeur de consigne S0 annulant la rala :ion (2). Cette valeur S est comparée à la valeur S mesurée par le capteur 3 et la différence #s=S S est appliquée, sous forme d'une tension électrique, aux bornes du moteur M qui modifie la position des vis de serrage de façon à annuler # S.
Il est bien entendu que l'exemple de réalisation ci-dessus n'est nullement limitatif, et que l'on pourrait proposer d'autres relations mathématiques pour le contrôle et la commande automatique du laminage à froid, sans sortir du cadre ou de l'esprit de la présente invention.
<Desc / Clms Page number 1>
NATIONAL CENTER FOR METALLURGICAL RESEARCH, Non-profit association in Brussels, (Belgium). Automatic control procedure for a rolling operation.
The present invention relates to a method for automatically adjusting the position of the clamping screws as a function of the rolling speed, during a cold rolling operation, and in particular during a hardening rolling operation. or skin-pass.
Today, consumers demand ever higher quality from rolled products, and in particular thin sheets, which is leading the industry to use increasingly precise and faster response automatic manufacturing controls and controls.
<Desc / Clms Page number 2>
As far as the grinder is aware, no mathematical study has been devoted to the skin-pass to date.
This process is however of great importance in the manufacture of cold-rolled thin sheets. This is the reason why the applicant has undertaken research aimed at developing a system for automatically regulating the skin-pass operation.
It is known that hardening rolling is a process having the following characteristics: - low reduction rates; - large diameter work rolls; - in general, absence of coolant.
During such a skin-pass operation, the operator is frequently required to modify the rolling speed, in particular: to increase this speed when a new reel is engaged and to reduce it at the end. coil or when it detects defects in flatness or surface defects of the sheet. As a result, on average, a large part of the coil is rolled at a variable speed.
It is also known that variations in the rolling speed cause, all other things being equal, variations in elongation of the rolled material. Therefore, during periods of acceleration and deceleration, the operator must modify the adjustment of the control screws of the cylinders based on the indications of the devices for measuring the elongation of the rolled product, in order to maintain a constant elongation. However, this way of proceeding has the following: following drawbacks: a / the precision of the adjustment depends on the skill of the operator; b / during variations in the speed of the rolling mill, the indications of the elongation sensor may be marred by errors, due to the slipping of the strip on the rolls: ..
These errors can reach high relative values, due to the low values of the characteristic elongations of skin-nass;
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
c / constant monitoring of the sensor -1 1 '1 - .-., 1 ", µ. µ (.Jj: - ::. <.;: -..., ¯¯;:.; ¯ ..; .. "" ...:> ÀSf #. :: '= - r :; .J. =, I:.;, I; t; r4' "'.."': - '> -:, g <> ¯; '#,: W = In J' ';' ';?: \ ,, ² ..........:.}: ...:.;.,; -; - ....: t. "'}, .. l: -' t '" -..- ",!, ... 0; ...:. simultaneous manipulation of the speed and clamping control devices vias can occupy the operator to the point of sometimes giving him only a short time to inspect the strip at the entrance to the rolling mill.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks.
The method of the present invention, in which automatic control of a cold rolling operation is ensured, is essentially characterized in that an automatic connection is established between the speed control and the control of the clamping screws. rolls, so as to keep the elongation of the rolled product constant, despite variations in the rolling speed.
It is known that the variations in the rolling speed can influence the rate of reduction of the rolled product, by three distinct mechanisms: a / by modification of the coefficient of friction between the roll and the product. In the case of the skin-pass, the relative cylinder-product speed varies within the limits between which the coefficient of
EMI3.2
dry friction is independent of speed, b / by changing the thickness of the oil film in the cylinder support bearings. by modifying the elastic limit of the steel with the strain rate.
This factor is very important, because for the same position of the cylinder clamping screws, it can cause a very marked variation in the reduction rate with speed,
EMI3.3
this pa-7ant for example 1 Jo at 10 t / min. at 0.59% at
750 t / mia
The automatic control method developed by the applicant takes into account the overall effect of these three factors which, moreover, it is unnecessary to separate out, since their individual effects are always simultaneous and superimposed.
The cold rolling process, i.e. in
EMI3.4
is the reduction rate, is influenced by t.ii :: '¯? 3' variable8 whose
<Desc / Clms Page number 4>
the most important are the following;
N rolling speed
Z elastic limit of the steel before rolling h1 product thickness at the entrance to the rolling mill
S position of the clamping screws coefficient of friction cylinder-product
T1 rear traction exerted on the product
T2 front traction exerted '.: on the product.
This dependence can be expressed mathematically by the relation:
EMI4.1
X = f (N, Zoo hl '1 S'IM, Tl' T?)
The elimination of the influence of the speed N is expressed by (@ x / @ N) =
EMI4.2
1 Zo 'hl, t S' #, Ti) T2
The method of automatic control of a cold rolling operation, which is the subject of the present invention, is therefore characterized in that the values of n characteristics variables are measured.
EMI4.3
ques among N, 20, h., S, 1, T1, T2, (n is at least equal to 2), using appropriate sensors supplying electrical signals representative of the values of \ ites n variables, in that one assigns to the unmeasured variables x mean values provided by previous analogous operations, in that one introduces the values of (n-1)
variables measured in a computer which solves the equation @ X / @ N = 0 by @reporting to the variable not entered in the computer, thus providing a setpoint value of this variable, in that the said setpoint value is compared with the measured value of said variable, and in that action is taken on the adjustment member of said variable so as to cancel the difference between said setpoint value and the measured value of said variable.
An advantageous mode of application of the method of
EMI4.4
The present invention consists in considering the three characteristic variables N, h1 and S.
<Desc / Clms Page number 5>
In this case, the method of automatic control of a cold rolling operation, object of the present invention, is characterized in that the thickness (h1) of the sheet is measured before it enters the rolling mill at the using a first sensor which provides a first electrical signal representative of said thickness, in that the speed of rotation (N) of the working rolls of said rolling mill is measured using a second sensor which provides a second electrical signal representative of said speed of rotation, in that the unmeasured variables are assigned average values provided by previous similar operations, in that said electrical signals are introduced into a computer which supplies an electrical signal corresponding to a setpoint (S)
of the position of the clamping screws as a function of the measured thickness and speed of rotation, in that the actual position of the clamping screws is measured with the aid of a sensor which supplies an electrical signal current to the measured value (5) {of the position of said clamping screws of the cylinders, in that said set value is compared with said measured value of the position of the said clamping screws and in that one acts on the motor for controlling said tightening screws so as to cancel the difference observed between said set value and said; measured value of the position of said clamping screws.
The following example will provide a better understanding of the process of the invention, with reference to the accompanying drawing which represents a block diagram of the automatic control installation of @ rolling operation.
By taking into account the ondependan-
EMI5.1
tes I :, P1 and S, the applicant has established the following TI;, t! .O: 'l: x = [i /.) 5. Il 1, (ll. S + KZ) f K 3 ..:! - K4 1. log N -i * ICS, â tl. hl¯ tK7 (1) in which the grnnors X2, ..., K? are constants depending on the rolling constants and on the other independent variables! td8 20 '"r. Elimination T1 and Tz. of the influence of the speed N on the reduction X is expressed thematically by: /
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
'N) Zot hir S.? , Tis T U that is to say, by applying this condition to relation (1), by N.- dS '1 l 3 1. log hl + K3 K1. 1 * log h 1 + K3 K2. log hl K4 q. ¯¯ K 1 g = (2) K 1 log h1 + K
As shown in the appended figure, the measurement sensors 1 and 2 record the values of h1 and of N respectively;
these values are entered into the computer which determines the setpoint value S0 canceling the rala: ion (2). This S value is compared to the S value measured by sensor 3 and the difference # s = SS is applied, in the form of an electric voltage, to the terminals of the motor M which modifies the position of the clamping screws so as to cancel # S.
It is understood that the above exemplary embodiment is in no way limiting, and that other mathematical relationships could be proposed for the control and automatic control of cold rolling, without departing from the scope or the scope. spirit of the present invention.