CA1165973A - Procede de controle et de regulation de parametres de marche d'une machine de coulee continue de bandes entre cylindres - Google Patents
Procede de controle et de regulation de parametres de marche d'une machine de coulee continue de bandes entre cylindresInfo
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- CA1165973A CA1165973A CA000384860A CA384860A CA1165973A CA 1165973 A CA1165973 A CA 1165973A CA 000384860 A CA000384860 A CA 000384860A CA 384860 A CA384860 A CA 384860A CA 1165973 A CA1165973 A CA 1165973A
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- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
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Abstract
Un procédé de contrôle et de régulation de paramètres de marche d'un machine de coulée continue de bandes entre cylindres. Le procédé consiste à considérer comme paramètres le couple exerce sur l'un au moins des cylindres pour faire avancer la bande et/ou l'effort exerce par la bande sur l'un au moins des tourillons et/ou la température de la bande à la sortie des cylindres et à mesurer en permanence l'écart entre la valeur instantanée d'un de ces paramètres et la valeur moyenne de ce paramètre durant une période de temps immédiatement antérieure. Lorsque cet écart dépasse un écart de référence, la vitesse de coulée de la machine est réduite jusqu'à ce que l'écart redevienne inférieur à l'écart de référence. Puis, la vitesse de la machine de coulée est augmentée tant que cet écart reste inférieur à l'écart de référence. Ce procédé trouve son application dans la coulée continue des métaux entre cylindres dans tous les cas où on veut optimaliser les conditions d'obtention d'un produit de qualité et, notamment, d'augmenter la productivité.
Description
~5~
La présente invention a pour objet un procede de contrôle et de régulation ~e paramètres de marche d'une machi-ne de coulée de bandes entre cylindres, destine a optimaliser les conditions d'obtention d'un produit de bonne qualite et, notamment, d'augmenter la productivite.
L'homme de l'art connalt les machines de coulee a moule mobile du type a cylindres qui sont utilises pour fa-briquer, directement, a partir d'une masse metallique en fu-sion, une bande continue ayant une largeur pouvant atteindre quelques metres et une epaisseur voisine du centimetre.
Ces machines sont constituees principalement :
- d'une part, d'un dispositif d'alimentation en metal liquide comprenant successivement dans le sens d'ecoulement du metal :
. un four de maintien du metal a l'etat liquide, . une goulotte de circulation equipee d'un systeme reglant le niveau et le debit du metal, . une busette de repartition du metal ayant a son extremite de sortie une ouverture de section rectangulaire ;
- d'autre part, un dispositif de refroidissement et de laminage comprenant deu~ cylindres dont les axes sont parallèles et espaces plus ou moins l'un de l'autre suivant l'epaisseur de bande desiree. Ces cyclindres sont munis, à chacune de leurs extremites, de prolongements cylindriques axiaux ou tourillons qui s'engagent par l'intermediaire de coussinets dans des ouvertures pratiquees dans des traverses support ou empoises, equipees d'un systeme de serrage et solidaires de deux colonnes vertic~ales qui forment le bâti de la machi-ne. Ces cylindres sont equipes interieurement d'un reseau de canaux le long desquels circule un fluide de refroidis-sement et sont en reiation avec un moteur qui les anime d'un - 1 - ~
;S~3 mouvement de rotation en sens inverse.
Ces deux disposit~fs sont placés l'un par rapport à l'autre, de telle maniare que la section de sortie de la busette soit parallele aux axes des cylindres et située à
une certaine distance du plan passant par ces axes qu'on appelle plan de sortie.
Lors du fonctionnement de la machine, le métal ré-parti par la busette remplit l'espace libre entre les cylin-dres tout au long d'un arc de cercle compris entre le plan de la section de sortie de la buset~e et le plan de sortie des cylindres.
Sous l'action des cylindres, le métal se refroidit, commence a 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 a 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 entra~ne vers le plan de sortie des cylindres dans un espace de plus en plus restreint, o~ il subit un effort de laminage qui l'amène progressivement a l'épaisseur voulue au moment où il s'échappe par l'espace entre cyllndres sous forme d'une bande qui est alors reprise par un enrouleur.
Cette bande est soumise, par la suite, a différents traitements mécaniques et/ou thermiques qui conduisent à des produits tels que feuille mince par exemple dont les carac-teristiques mecaniques : résistance, limite élastique, allon-gement, durete, etc ... seront en partie fonction de la qualité de la bande issue de la machine de coulée.
Il est donc important d'essayer de maintenir une bonne qua-lité 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 a l'obtention d'un tel resultat, meme lorsqu'on
La présente invention a pour objet un procede de contrôle et de régulation ~e paramètres de marche d'une machi-ne de coulée de bandes entre cylindres, destine a optimaliser les conditions d'obtention d'un produit de bonne qualite et, notamment, d'augmenter la productivite.
L'homme de l'art connalt les machines de coulee a moule mobile du type a cylindres qui sont utilises pour fa-briquer, directement, a partir d'une masse metallique en fu-sion, une bande continue ayant une largeur pouvant atteindre quelques metres et une epaisseur voisine du centimetre.
Ces machines sont constituees principalement :
- d'une part, d'un dispositif d'alimentation en metal liquide comprenant successivement dans le sens d'ecoulement du metal :
. un four de maintien du metal a l'etat liquide, . une goulotte de circulation equipee d'un systeme reglant le niveau et le debit du metal, . une busette de repartition du metal ayant a son extremite de sortie une ouverture de section rectangulaire ;
- d'autre part, un dispositif de refroidissement et de laminage comprenant deu~ cylindres dont les axes sont parallèles et espaces plus ou moins l'un de l'autre suivant l'epaisseur de bande desiree. Ces cyclindres sont munis, à chacune de leurs extremites, de prolongements cylindriques axiaux ou tourillons qui s'engagent par l'intermediaire de coussinets dans des ouvertures pratiquees dans des traverses support ou empoises, equipees d'un systeme de serrage et solidaires de deux colonnes vertic~ales qui forment le bâti de la machi-ne. Ces cylindres sont equipes interieurement d'un reseau de canaux le long desquels circule un fluide de refroidis-sement et sont en reiation avec un moteur qui les anime d'un - 1 - ~
;S~3 mouvement de rotation en sens inverse.
Ces deux disposit~fs sont placés l'un par rapport à l'autre, de telle maniare que la section de sortie de la busette soit parallele aux axes des cylindres et située à
une certaine distance du plan passant par ces axes qu'on appelle plan de sortie.
Lors du fonctionnement de la machine, le métal ré-parti par la busette remplit l'espace libre entre les cylin-dres tout au long d'un arc de cercle compris entre le plan de la section de sortie de la buset~e et le plan de sortie des cylindres.
Sous l'action des cylindres, le métal se refroidit, commence a 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 a 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 entra~ne vers le plan de sortie des cylindres dans un espace de plus en plus restreint, o~ il subit un effort de laminage qui l'amène progressivement a l'épaisseur voulue au moment où il s'échappe par l'espace entre cyllndres sous forme d'une bande qui est alors reprise par un enrouleur.
Cette bande est soumise, par la suite, a différents traitements mécaniques et/ou thermiques qui conduisent à des produits tels que feuille mince par exemple dont les carac-teristiques mecaniques : résistance, limite élastique, allon-gement, durete, etc ... seront en partie fonction de la qualité de la bande issue de la machine de coulée.
Il est donc important d'essayer de maintenir une bonne qua-lité 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 a l'obtention d'un tel resultat, meme lorsqu'on
- 2 -i5~'73 l'utilise à sa vitesse maximum.
Une bonne qualité suppose ]'absence de défauts tels que criques, fissures ou coulure de metal à la sortie des cylindres. Or, on connalt plusieurs causes d'apparition de defauts sur les bandes fabriquees à partir des machines de coulee ici concernees. Ce sont, en general, des variations de certains facteurs de marche tels que la temperature du metal alimentant la machine, le debit d'eau de refroidisse-ment des cylindres, l'etat de surface des cylindres lie aux conditions de lubrification, la composition du metal coule, le niveau du mëtal dans la goulotte, etc...
Toute variation d'un de ces facteurs peut, suivant son ampleur, perturber le fonctionnement de la machine, c'est-à-dire entralner en certains points de la bande une instabilite du marais qui peut atteindre le plan de sortie des cylindres. Cette instabilite locale du marais provoque l'apparition de defauts plus ou moins importants sur la bande necessitant parfois son rebut.
Les causes de defauts sont egalement liees à la vitesse de coulee. En effet, on a constate qu'au-delà de certaines vitesses, la stabilite de marche de la machine devenait plus critique et plus sensible à certains aleas, et, notamment, aux variations des facteurs de marche enumeres plus haut, ce qui se traduisait par une frequence accrue d'apparition de defauts.
Parmi ces causes de defauts, il y a lieu de dis-tinguer celles qui sont dûes à des facteurs dont on peut detecter facilement une variation tels que: la temperature, le niveau de metal, le debit d'eau. Dans ces cas, il est facile de realiser un contrôle automatique avec alarme per-mettant au conducteur de la machine de remedier rapidement àcette variation. Mais, lorsqu'il s'agit de facteurs tels t~ ~3 que la composition du metal coulé ou l'etat de surface des cylindres, il semble assez difficile, sinon impossible, de pouvoir detecter en continu leur variation. Alors, l'opera-teur ne pourra reagir qu'a l'apparition du defaut, ce qui conduira à rebuter une partie de la bande.
Que la variation soit detectable ou non, cela necessite de la part de l'operateur une disponibilite per-manente. Mais, le personnel de fabrication, en raison de contraintes exterieures,ne peut toujours reagir instantane-ment ou avoir l'oeil rive sur la bande, et il en resulte parfois l'apparition d'un defaut important telle qu'une cou-lure qui oblige alors à stopper la machine. C'est la raison pour laquelle les machines de coulee sont souvent utilisees à des vitesses nettement inferieures à leur possiblite, de façon a eviter l'apparition de ces defauts dûs aux eventuelles variations des facteurs de marche.
C'est pour eviter ces inconvenients que la deman-deresse a etudié et mis au point un procede de controle et de regulation de paramètres de marche de la machine de coulee destine à optimaliser les conditions d'obtention d'un produit de bonne qualite et, notamment, d'augmenter la productivite.
Ce procede est caracterise en ce que l'on considè-re l'un au moins des paramètres appartenant au groupe cons-titue par le couple exerce sur l'un au moins des cylindres pour faire avancer la bande, l'effort exerce par la bande sur l'un au moins des tourillons, la temperature de la bande à
la sortie des cylindres, on mesure en permanence l'ecart en-tre la valeur instantanee du paramètre consideré et la valeur moyenne de ce même parametre durant une periode de temps immediatem~nt anterieure, lorsque cet ecart devient negatif pour le couple et l'effort et positif pour la temperature et superieur en valeur absolue à un ecart de reference,la vitesse de coulee est -- 4 ~
f73 reduite jusqu'à ce que l'écart redevienne inferieur a l'ecart de reference, puis, la vitesse de coulee est augmentee tant que l'ecart entre la valeur instantanee du paramètre et la valeur moyenne de ce parametre durant une periode de temps immediatement anterieure ne depasse pas l'ecart de reference.
Ainsi, le procede selon l'invention consiste d'abord ne considerer que certains paramètres de marche tels que le couple exerce sur l'un au moins des cylindres pour faire avancer la bande, l'effort exerce par la bande sur l'un au moins des tourillons de chaque cylindre, la temperature de la bande à la sortie des cylindres. Le contrôle et la regu-lation peuvent etre effectues sur un ou deux ou sur les trois paramètres à la fois.
L'utilisation de ces paramètres au lieu des facteurs de marche enumeres ci-dessus vient du fait ~ue l'on a cons-tate que ces parametres integraient en quelque sorte les fluctuations de ces differents facteurs ainsi que d'autres facteurs mesurables et que leur valeur variait donc en fonc-tion de ces facteurs. Ainsi, lorsque ces facteurs varient de telle façon que le marais devienne localement instable, le couple et l'effort diminuent de façon continue au cours du temps tandis que, au contraire, la temperature augmente.
On a ainsi trouve une façon originale de detection des de-fauts. Il suffit pour cela de mesurer la valeur de ces pa-rametres et d'en suivre l'evolution.
Les moyens de mesure sont classiques : pour le couple, on peut par exemple utiliser l'intensite du courant electri-que qui alimente le moteur de commande de rotation des cy-lindres ou se servir des indications d'une jauge de contrain-te placee sur l'un des tourillonsi pour l'effort exerce par la bande, on peut placer, par exemple, une jauge de de-formation entre les empoises des cylindres et les vis de ser-rage ou mesurer la pression hydraulique du circuit de serra-ge; pour la temperature, on peut prendre par exemple une sonde thermoelectrique ou un pyromètre optique montes de façon à pouvoir balayer toute la largeur de la bande et à
permettre de determiner une valeur moyenne de la temperature.
Mais, la realisation de l'invention peut se faire à l'aide de tout moyen de mesure quel qu'il soit.
Les mesures ainsi faites sont envoyees ~ un calcu-lateur du type ordinateur, miniordinateur, microprocesseur ou automate programmable capable de calculer des moyennes.
En effet, l'invention est caracterisee en ce que l'on mesure l'ecart entre la valeur instantanee du paramètre et la valeur moyenne de ce même parametre pendant une periode de temps immediatement anterieure. Il faut donc que l'appareil qui reçoit les informations sur les valeurs des paramètres puisse les memoriser sur une periode de temps donnee ~t et en cal-culer la moyenne. A ce moment, il doit aussi être capable de mesurer l'ecart entre la valeur du paramètre à l'instant t et la valeur moyenne de ce même parametre durant la perio-de Gt qui vient de s'ecouler, puis de le comparer a un ecart de reference et, suivant la valeur de cet écart, de sortir ou non un signal destiné a modifier la vitesse de coulée de la machine.
Tout écart ne sera pas pris en compte par le cal-culateur. En effet, on a constate qu'en ce qui concerne le couple et l'effort, les fluctuations susceptibles de provo-quer l'apparition de defauts tels que fissures, criques, cou-lures, etc... s'accompagnaient d'une diminution de la valeur de ces paramètres; le calculateur n'enregistre donc, dans ce cas, que les ecarts negatifs entre la valeur instantanee et la valeur moyenne; par contre, pour la temperature, c'est l'elevation qui annonce le defaut et, dans ce cas, le calcu-lateur ne retiendra que les ecarts positifs.
Dans les trois cas, la comparaison se fait entre la valeur absolue de cet ecart et un ecart de reference qui a ete determine prealablement et entre dans la memoire du calculateur.
Toute valeur d'ecart inferieure à l'ecart de refe-rence se traduira par l'absence de signal à la sortie du calculateur; au contraire, toute valeur superieure aura pour consequence un signal de reduction de la vitesse de coulee. Cette reduction peut se faire progressivement ou par palier de duree determinee et se prolonge jusqu'à ce que l'écart redevienne inferieur à l'écart de référence.
Durant toute cette phase, la valeur moyenne retenue par le calculateur est celle qui correspond à la période de temps ~t immédiatement antérieure a celle ou l'écart est devenu su-périeur à l'écart de référence.
Cet écart de réference est, en genéral, inférieur à 10 % de la valeur moyenne du paramètre considére et ceci pour avoir un temps de reponse convenable.
La periode de temps ~t est, de preference, inferi-eure à dix minutes pour suivre au mieux les fluctuations du param~tre .
Dans le cas où la réduction de vitesse se fait par paliers successifs, la reduction correspondant à chaque palier est inferieure à 15 % de la valeur de la vitesse à l'instant immédiatement antérieur. Chaque palier dure moins de cinq minutes.
Après une reduction de vitesse plus ou moins grande, l'écart redevient inférieur à l'écart de référence. A ce moment, le calculateur envoie un signal d'augmentation de vi-tesse dont la valeur est inférieure à 10 % de la valeur de vitesse à l'instant précédent et continue à comparer l'écart entre la valeur instantanée du paramètre et la valeur moyenne du paramètre durant une periode de temps immediatement ante-rieure et inferieure à cinq minutes. Cette augmentation peut egalement se faire progressivement ou par paliers successifs.
Dans ce dernier cas, l'augmentation de la vitesse a chaque palier est inférieure à 10 % de la valeur de la vitesse à
un instant immédiatement antérieur, la durée du palier étant inférieure a cinq minutes. L'augmentation se poursuit tant que l'écart pour un des trois paramètres ne dépasse pas l'écart de référence.
Ainsi, la machine de coulée fonctionnera toujours à la vitesse maximum compatible avec l'absence de defauts.
On peut dire que le procede de l'invention opti-malise les conditions d'obtention d'un produit de bonne quali-te car, tout a la fois :
- il assure une production maximum, - il évite tous les défauts de solidification apparents ou non, pouvant survenir en marche continue et ceux consé-cutifs aux arrêts de la machine, - il diminue la main d'oeuvre nécessaire a la surveillance de la machine, - il fait travailler la machine dans de meilleures conditions car elle ne s'arrête plus, - il -fournit par l'intermédiaire du calculateur un enregistre-ment des parametres de coulee qui est une sorte de fiche signalé~ique de la bande de coulée.
L'invention sera mieux comprise à l~aide de la fi-gure unique représentant un type de machine et sur laquelle on peut voir une busette d'alimentation 1 par laquelle le mé-tal liquide est admis entre les deux cylindres 2 et 2', dont les tourillons 3 et 4 sont mantenus par les empoises 5 et 6 solidaires de la colonne 7. Apres refroidissement et laminage, ~ 3~3 le metal sort de la coulee sous ~orme d'une bande 8 qui est enroulee en 9.
Les cylindres sont animes d'un mouvement de rota-tion en sens inverse au moyen du moteur 10.
On detecte en 11 sur le circuit d'alimentation du moteur, l'intensite qui permet d'evaluer le couple.
Sur les circuits hydrauliques 12 et 12' disposes dans les colonnes en 7 et 7', sont places deux manom8tres 13 et 13' permettant d'evaluer l'effet de laminage, tandis qu'un pyromètre optique balaye en 14 la largeur de la bande pour en determiner la temperature. Ces trois mesures sont transmises au calculateur 15 qui commande en 16 la vitesse du moteur en modifiant la tension du courant d'alimentation.
L'application de l'invention est illustree par l'exemple suivant :
On utilise une machine de type SCAL Jumbo 3C ainsi qu'un miniordinateur PERKIN ELMER~1620. L'alliage coulé est le 1050 dont la composition est décrite dans ~Standard for Aluminium Mill Products~ publié par Aluminium Association.
L'épaisseur de la bande est de 10 mm.
Le couple est mesuré par l'intermediaire de l'in-tensité du moteur d'entraînement des cylindres de la machine ~moteur à courant continu).
Les efforts de laminage sont mesures par l'interme-diaire de deux manomètres mesurant la pression du circuit hydraulique sur chacune des deux colonnes.
La temperature de la bande, à la sortie des cylin-dres, est mesuree par un pyromètre optique qui balaye la to-talite de la surface de la bande.
Le programme de reduction et d'augmentation de la vitesse par le calculateur est le suivant :
~ P~ R~ EL ~ ~R: ~ ~R~uF P~ R c~
lh~ '7~
- on fait varier la vitesse linéaire des cylindres toutes les deux minutes, d'une valeur de 0,01 m/mn ;
- les valeurs de l'intensité des pressions hydrauliques et de la temperature sont enregistrees par 1~ calculateur toutes les secondes ;
- la detection des défauts se fait de la façon suivante : à
chaque seconde, l'intensité du moteur d'entralnement des cylindres ainsi que les valeurs des pressions hydrauliques dans les colonnes et la temperature de la bande sont com-parées aux valeurs moyennes calculees a partir des 120 mesures precedant l'instant considere. Si les ecarts entre les valeurs instantanées et les valeurs moyennes calculées respectivement de l'intensite de la pression sont négatifs et inferieurs en valeur absolue a un écart correspondant a 2 ~ des valeurs moyennes, la coulée est jugee stable et la procedure d'augmentation de la vitesse decrite plus haut est poursuivie. De même, si l'écart entre la tempéra-ture mesurée à cet instant et la temperature moyenne est positif et ne dépasse pas 5~C, la coulée est jugée stable.
Si au moins un des ecarts sur l'intensité et la pression est négatif et depasse en valeur absolue 2 ~ de la valeur moyenne du parametre correspondant et/ou si l'ecart sur la temperature est positi~ et dépasse 5~C, la coulée est jugée instable. Dans ce cas, le calculateur donne immédiatement un ordre de ralentissement de la vitesse lineaire des cy-lindres d'une valeur de 0,05 m/mn. Si au bout de 10 secon-des, tous les ecarts entre les valeurs instantanees à la fois de l'intensite du moteur des cylindres, des deux pres-sions et de la temperature de la bande et les valeurs moyen-nes de ces paramètres, ne sont pas redevenues inferieures aux ecarts de reference, le calculateur donne un deuxième ordre de ralentissement des cylindres de 0,05 m/mn. Cette 11~;59~t 3 procedure est repetee jusqu~a ce que chacun des ecarts soit inferieur a l'ecart de réference. La coulée est alors à
nouveau jugee stable et le calculateur reprend la proce-dure d'augmentation de la vitesse decrite plus haut.
La vitesse maximale instantanee mesuree dans ces conditions est de 1,25 m/mn ce qui correspond à une producti-vite d'environ 2,02 tonnes par heure et par mètre de largeur de bande produite. Au-dela apparaissent des defauts de so-lidification. D'autre part, le maintien de la coulee en con-tinu à cette vitesse est tras difficile car cela exige une parfaite constance de la temperature du metal liquide dans la goulotte de coulee, de la lubrification des cylindres, etc... Le processus decrit plus haut a cependant permis de maintenir en marche continue une vitesse moyenne d'environ 1,22 m/mn, soit une productivite moyenne de 1,98 tonnes par heure et par matre de large, et cela sans aucun defaut de solidification sur la bande.
Le procede selon l'invention trouve son applica-tion dans la coulee continue des metaux entre cylindres, dans tous les cas ou on veut optimaliser les conditions d'obtention d'un produit de qualite et, notamment, d'augmenter la productivité.
Une bonne qualité suppose ]'absence de défauts tels que criques, fissures ou coulure de metal à la sortie des cylindres. Or, on connalt plusieurs causes d'apparition de defauts sur les bandes fabriquees à partir des machines de coulee ici concernees. Ce sont, en general, des variations de certains facteurs de marche tels que la temperature du metal alimentant la machine, le debit d'eau de refroidisse-ment des cylindres, l'etat de surface des cylindres lie aux conditions de lubrification, la composition du metal coule, le niveau du mëtal dans la goulotte, etc...
Toute variation d'un de ces facteurs peut, suivant son ampleur, perturber le fonctionnement de la machine, c'est-à-dire entralner en certains points de la bande une instabilite du marais qui peut atteindre le plan de sortie des cylindres. Cette instabilite locale du marais provoque l'apparition de defauts plus ou moins importants sur la bande necessitant parfois son rebut.
Les causes de defauts sont egalement liees à la vitesse de coulee. En effet, on a constate qu'au-delà de certaines vitesses, la stabilite de marche de la machine devenait plus critique et plus sensible à certains aleas, et, notamment, aux variations des facteurs de marche enumeres plus haut, ce qui se traduisait par une frequence accrue d'apparition de defauts.
Parmi ces causes de defauts, il y a lieu de dis-tinguer celles qui sont dûes à des facteurs dont on peut detecter facilement une variation tels que: la temperature, le niveau de metal, le debit d'eau. Dans ces cas, il est facile de realiser un contrôle automatique avec alarme per-mettant au conducteur de la machine de remedier rapidement àcette variation. Mais, lorsqu'il s'agit de facteurs tels t~ ~3 que la composition du metal coulé ou l'etat de surface des cylindres, il semble assez difficile, sinon impossible, de pouvoir detecter en continu leur variation. Alors, l'opera-teur ne pourra reagir qu'a l'apparition du defaut, ce qui conduira à rebuter une partie de la bande.
Que la variation soit detectable ou non, cela necessite de la part de l'operateur une disponibilite per-manente. Mais, le personnel de fabrication, en raison de contraintes exterieures,ne peut toujours reagir instantane-ment ou avoir l'oeil rive sur la bande, et il en resulte parfois l'apparition d'un defaut important telle qu'une cou-lure qui oblige alors à stopper la machine. C'est la raison pour laquelle les machines de coulee sont souvent utilisees à des vitesses nettement inferieures à leur possiblite, de façon a eviter l'apparition de ces defauts dûs aux eventuelles variations des facteurs de marche.
C'est pour eviter ces inconvenients que la deman-deresse a etudié et mis au point un procede de controle et de regulation de paramètres de marche de la machine de coulee destine à optimaliser les conditions d'obtention d'un produit de bonne qualite et, notamment, d'augmenter la productivite.
Ce procede est caracterise en ce que l'on considè-re l'un au moins des paramètres appartenant au groupe cons-titue par le couple exerce sur l'un au moins des cylindres pour faire avancer la bande, l'effort exerce par la bande sur l'un au moins des tourillons, la temperature de la bande à
la sortie des cylindres, on mesure en permanence l'ecart en-tre la valeur instantanee du paramètre consideré et la valeur moyenne de ce même parametre durant une periode de temps immediatem~nt anterieure, lorsque cet ecart devient negatif pour le couple et l'effort et positif pour la temperature et superieur en valeur absolue à un ecart de reference,la vitesse de coulee est -- 4 ~
f73 reduite jusqu'à ce que l'écart redevienne inferieur a l'ecart de reference, puis, la vitesse de coulee est augmentee tant que l'ecart entre la valeur instantanee du paramètre et la valeur moyenne de ce parametre durant une periode de temps immediatement anterieure ne depasse pas l'ecart de reference.
Ainsi, le procede selon l'invention consiste d'abord ne considerer que certains paramètres de marche tels que le couple exerce sur l'un au moins des cylindres pour faire avancer la bande, l'effort exerce par la bande sur l'un au moins des tourillons de chaque cylindre, la temperature de la bande à la sortie des cylindres. Le contrôle et la regu-lation peuvent etre effectues sur un ou deux ou sur les trois paramètres à la fois.
L'utilisation de ces paramètres au lieu des facteurs de marche enumeres ci-dessus vient du fait ~ue l'on a cons-tate que ces parametres integraient en quelque sorte les fluctuations de ces differents facteurs ainsi que d'autres facteurs mesurables et que leur valeur variait donc en fonc-tion de ces facteurs. Ainsi, lorsque ces facteurs varient de telle façon que le marais devienne localement instable, le couple et l'effort diminuent de façon continue au cours du temps tandis que, au contraire, la temperature augmente.
On a ainsi trouve une façon originale de detection des de-fauts. Il suffit pour cela de mesurer la valeur de ces pa-rametres et d'en suivre l'evolution.
Les moyens de mesure sont classiques : pour le couple, on peut par exemple utiliser l'intensite du courant electri-que qui alimente le moteur de commande de rotation des cy-lindres ou se servir des indications d'une jauge de contrain-te placee sur l'un des tourillonsi pour l'effort exerce par la bande, on peut placer, par exemple, une jauge de de-formation entre les empoises des cylindres et les vis de ser-rage ou mesurer la pression hydraulique du circuit de serra-ge; pour la temperature, on peut prendre par exemple une sonde thermoelectrique ou un pyromètre optique montes de façon à pouvoir balayer toute la largeur de la bande et à
permettre de determiner une valeur moyenne de la temperature.
Mais, la realisation de l'invention peut se faire à l'aide de tout moyen de mesure quel qu'il soit.
Les mesures ainsi faites sont envoyees ~ un calcu-lateur du type ordinateur, miniordinateur, microprocesseur ou automate programmable capable de calculer des moyennes.
En effet, l'invention est caracterisee en ce que l'on mesure l'ecart entre la valeur instantanee du paramètre et la valeur moyenne de ce même parametre pendant une periode de temps immediatement anterieure. Il faut donc que l'appareil qui reçoit les informations sur les valeurs des paramètres puisse les memoriser sur une periode de temps donnee ~t et en cal-culer la moyenne. A ce moment, il doit aussi être capable de mesurer l'ecart entre la valeur du paramètre à l'instant t et la valeur moyenne de ce même parametre durant la perio-de Gt qui vient de s'ecouler, puis de le comparer a un ecart de reference et, suivant la valeur de cet écart, de sortir ou non un signal destiné a modifier la vitesse de coulée de la machine.
Tout écart ne sera pas pris en compte par le cal-culateur. En effet, on a constate qu'en ce qui concerne le couple et l'effort, les fluctuations susceptibles de provo-quer l'apparition de defauts tels que fissures, criques, cou-lures, etc... s'accompagnaient d'une diminution de la valeur de ces paramètres; le calculateur n'enregistre donc, dans ce cas, que les ecarts negatifs entre la valeur instantanee et la valeur moyenne; par contre, pour la temperature, c'est l'elevation qui annonce le defaut et, dans ce cas, le calcu-lateur ne retiendra que les ecarts positifs.
Dans les trois cas, la comparaison se fait entre la valeur absolue de cet ecart et un ecart de reference qui a ete determine prealablement et entre dans la memoire du calculateur.
Toute valeur d'ecart inferieure à l'ecart de refe-rence se traduira par l'absence de signal à la sortie du calculateur; au contraire, toute valeur superieure aura pour consequence un signal de reduction de la vitesse de coulee. Cette reduction peut se faire progressivement ou par palier de duree determinee et se prolonge jusqu'à ce que l'écart redevienne inferieur à l'écart de référence.
Durant toute cette phase, la valeur moyenne retenue par le calculateur est celle qui correspond à la période de temps ~t immédiatement antérieure a celle ou l'écart est devenu su-périeur à l'écart de référence.
Cet écart de réference est, en genéral, inférieur à 10 % de la valeur moyenne du paramètre considére et ceci pour avoir un temps de reponse convenable.
La periode de temps ~t est, de preference, inferi-eure à dix minutes pour suivre au mieux les fluctuations du param~tre .
Dans le cas où la réduction de vitesse se fait par paliers successifs, la reduction correspondant à chaque palier est inferieure à 15 % de la valeur de la vitesse à l'instant immédiatement antérieur. Chaque palier dure moins de cinq minutes.
Après une reduction de vitesse plus ou moins grande, l'écart redevient inférieur à l'écart de référence. A ce moment, le calculateur envoie un signal d'augmentation de vi-tesse dont la valeur est inférieure à 10 % de la valeur de vitesse à l'instant précédent et continue à comparer l'écart entre la valeur instantanée du paramètre et la valeur moyenne du paramètre durant une periode de temps immediatement ante-rieure et inferieure à cinq minutes. Cette augmentation peut egalement se faire progressivement ou par paliers successifs.
Dans ce dernier cas, l'augmentation de la vitesse a chaque palier est inférieure à 10 % de la valeur de la vitesse à
un instant immédiatement antérieur, la durée du palier étant inférieure a cinq minutes. L'augmentation se poursuit tant que l'écart pour un des trois paramètres ne dépasse pas l'écart de référence.
Ainsi, la machine de coulée fonctionnera toujours à la vitesse maximum compatible avec l'absence de defauts.
On peut dire que le procede de l'invention opti-malise les conditions d'obtention d'un produit de bonne quali-te car, tout a la fois :
- il assure une production maximum, - il évite tous les défauts de solidification apparents ou non, pouvant survenir en marche continue et ceux consé-cutifs aux arrêts de la machine, - il diminue la main d'oeuvre nécessaire a la surveillance de la machine, - il fait travailler la machine dans de meilleures conditions car elle ne s'arrête plus, - il -fournit par l'intermédiaire du calculateur un enregistre-ment des parametres de coulee qui est une sorte de fiche signalé~ique de la bande de coulée.
L'invention sera mieux comprise à l~aide de la fi-gure unique représentant un type de machine et sur laquelle on peut voir une busette d'alimentation 1 par laquelle le mé-tal liquide est admis entre les deux cylindres 2 et 2', dont les tourillons 3 et 4 sont mantenus par les empoises 5 et 6 solidaires de la colonne 7. Apres refroidissement et laminage, ~ 3~3 le metal sort de la coulee sous ~orme d'une bande 8 qui est enroulee en 9.
Les cylindres sont animes d'un mouvement de rota-tion en sens inverse au moyen du moteur 10.
On detecte en 11 sur le circuit d'alimentation du moteur, l'intensite qui permet d'evaluer le couple.
Sur les circuits hydrauliques 12 et 12' disposes dans les colonnes en 7 et 7', sont places deux manom8tres 13 et 13' permettant d'evaluer l'effet de laminage, tandis qu'un pyromètre optique balaye en 14 la largeur de la bande pour en determiner la temperature. Ces trois mesures sont transmises au calculateur 15 qui commande en 16 la vitesse du moteur en modifiant la tension du courant d'alimentation.
L'application de l'invention est illustree par l'exemple suivant :
On utilise une machine de type SCAL Jumbo 3C ainsi qu'un miniordinateur PERKIN ELMER~1620. L'alliage coulé est le 1050 dont la composition est décrite dans ~Standard for Aluminium Mill Products~ publié par Aluminium Association.
L'épaisseur de la bande est de 10 mm.
Le couple est mesuré par l'intermediaire de l'in-tensité du moteur d'entraînement des cylindres de la machine ~moteur à courant continu).
Les efforts de laminage sont mesures par l'interme-diaire de deux manomètres mesurant la pression du circuit hydraulique sur chacune des deux colonnes.
La temperature de la bande, à la sortie des cylin-dres, est mesuree par un pyromètre optique qui balaye la to-talite de la surface de la bande.
Le programme de reduction et d'augmentation de la vitesse par le calculateur est le suivant :
~ P~ R~ EL ~ ~R: ~ ~R~uF P~ R c~
lh~ '7~
- on fait varier la vitesse linéaire des cylindres toutes les deux minutes, d'une valeur de 0,01 m/mn ;
- les valeurs de l'intensité des pressions hydrauliques et de la temperature sont enregistrees par 1~ calculateur toutes les secondes ;
- la detection des défauts se fait de la façon suivante : à
chaque seconde, l'intensité du moteur d'entralnement des cylindres ainsi que les valeurs des pressions hydrauliques dans les colonnes et la temperature de la bande sont com-parées aux valeurs moyennes calculees a partir des 120 mesures precedant l'instant considere. Si les ecarts entre les valeurs instantanées et les valeurs moyennes calculées respectivement de l'intensite de la pression sont négatifs et inferieurs en valeur absolue a un écart correspondant a 2 ~ des valeurs moyennes, la coulée est jugee stable et la procedure d'augmentation de la vitesse decrite plus haut est poursuivie. De même, si l'écart entre la tempéra-ture mesurée à cet instant et la temperature moyenne est positif et ne dépasse pas 5~C, la coulée est jugée stable.
Si au moins un des ecarts sur l'intensité et la pression est négatif et depasse en valeur absolue 2 ~ de la valeur moyenne du parametre correspondant et/ou si l'ecart sur la temperature est positi~ et dépasse 5~C, la coulée est jugée instable. Dans ce cas, le calculateur donne immédiatement un ordre de ralentissement de la vitesse lineaire des cy-lindres d'une valeur de 0,05 m/mn. Si au bout de 10 secon-des, tous les ecarts entre les valeurs instantanees à la fois de l'intensite du moteur des cylindres, des deux pres-sions et de la temperature de la bande et les valeurs moyen-nes de ces paramètres, ne sont pas redevenues inferieures aux ecarts de reference, le calculateur donne un deuxième ordre de ralentissement des cylindres de 0,05 m/mn. Cette 11~;59~t 3 procedure est repetee jusqu~a ce que chacun des ecarts soit inferieur a l'ecart de réference. La coulée est alors à
nouveau jugee stable et le calculateur reprend la proce-dure d'augmentation de la vitesse decrite plus haut.
La vitesse maximale instantanee mesuree dans ces conditions est de 1,25 m/mn ce qui correspond à une producti-vite d'environ 2,02 tonnes par heure et par mètre de largeur de bande produite. Au-dela apparaissent des defauts de so-lidification. D'autre part, le maintien de la coulee en con-tinu à cette vitesse est tras difficile car cela exige une parfaite constance de la temperature du metal liquide dans la goulotte de coulee, de la lubrification des cylindres, etc... Le processus decrit plus haut a cependant permis de maintenir en marche continue une vitesse moyenne d'environ 1,22 m/mn, soit une productivite moyenne de 1,98 tonnes par heure et par matre de large, et cela sans aucun defaut de solidification sur la bande.
Le procede selon l'invention trouve son applica-tion dans la coulee continue des metaux entre cylindres, dans tous les cas ou on veut optimaliser les conditions d'obtention d'un produit de qualite et, notamment, d'augmenter la productivité.
Claims (10)
1. Procédé de contrôle et de régulation de para-mètres de marche d'une machine de coulée continue de bandes entre cylindres, caractérisé en ce que l'on considère l'un au moins des paramètres appartenant au groupe constitué par le couple exercé sur l'un au moins des cylindres pour faire avancer la bande, l'effort exercé par la bande sur l'un au moins des tou-rillons, la température de la bande à la sortie des cylin-dres, on mesure en permanence l'écart entre la valeur ins-tantanée du paramètre considéré et la valeur moyenne de ce même paramètre durant une période de temps immédiatement antérieure; lorsque cet écart devient négatif pour le couple et l'effort et positif pour la température et supérieur en valeur absolue à un écart de référence, la vitesse de la coulée est réduite jusqu'à ce que l'écart redevienne infé-rieur à l'écart de référence ; puis la vitesse de coulée est augmentée tant que l'écart entre la valeur instantanée du paramètre et la valeur moyenne de ce paramètre durant une période de temps immédiatement antérieure ne dépasse pas l'écart de référence.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la valeur moyenne du paramètre est établie sur la période de temps immédiatement antérieure à celle ou l'écart est devenu supérieur à l'écart de référence.
en ce que la valeur moyenne du paramètre est établie sur la période de temps immédiatement antérieure à celle ou l'écart est devenu supérieur à l'écart de référence.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'écart de référence est inférieur à 10 % de la valeur moyenne du paramètre.
en ce que l'écart de référence est inférieur à 10 % de la valeur moyenne du paramètre.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la période de temps immédiatement antérieure est inférieure à dix minutes.
en ce que la période de temps immédiatement antérieure est inférieure à dix minutes.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la vitesse est réduite par paliers successifs.
en ce que la vitesse est réduite par paliers successifs.
6. Procédé selon la 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 antérieur.
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 antérieur.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que chaque palier de réduction de la vitesse a une durée inférieure à 5 minutes.
en ce que chaque palier de réduction de la vitesse a une durée inférieure à 5 minutes.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la vitesse est augmentée par paliers successifs.
en ce que la vitesse est augmentée par paliers successifs.
9. Procédé selon la 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.
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 la revendication 1, caractérisé
en ce que chaque palier d'augmentation de la vitesse a une durée inférieure à 5 minutes.
en ce que chaque palier d'augmentation de la vitesse a une durée inférieure à 5 minutes.
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