Procédé de laminage d'une ébauche et laminoir pour sa mise en oeuvre
La présente invention a pour objet un procédé de laminage d'une ébauche et un laminoir pour la mise en oeuvre de ce procédé, applicable en particulier au laminage d'une ébauche métallique relativement épaisse.
Ce procédé de laminage d'une ébauche dans lequel on soumet l'ébauche à au moins deux passages de laminage pour produire à la sortie du deuxième passage une pièce de section droite sensiblement égale à une section requise est caractérisé en ce qu'on fixe l'ouverture du deuxième passage à une valeur déterminée par la section requise de ladite pièce, et on commande l'ouverture de ce premier passage pour que la section de l'ébauche entrant au deuxième passage soit comprise dans une gamme qui permet à l'ouverture déterminée du deuxième passage de produire une pièce de section droite égale à cette section requise.
Le laminoir pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens par lesquels l'ouverture du deuxième passage est maintenue à une valeur déterminée, et des moyens de commande pour commander l'ouverture de passage dans l'avantdernier passage en fonction des dimensions de la section de la pièce obtenue, en rapport avec les dimensions de la section de la pièce requise.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une forme de mise en oeuvre du procédé et trois formes d'exécution du laminoir pour sa mise en oeuvre.
Les fig. 1 à 4 sont des diagrammes illustrant ce procédé,
les fig. 5 à 7 sont des vues schématiques respectives de ces trois formes d'exécution.
Considérons une ébauche de section droite rectangulaire. Cette section d'ébauche est déformée par une réduction de hauteur et une augmentation de largeur quand elle passe entre des rouleaux parallèles horizontaux, séparés par une ouverture de passage inférieure à l'épaisseur de l'ébauche qui s'y présente. L'augmentation de largeur varie avec la réduction imposée, avec le rapport hauteurZlargeur et avec le diamètre des rouleaux. D'autres facteurs, comme la tension, peuvent intervenir, mais dans tous les cas, pour un laminoir déterminé, les facteurs dont il faut tenir compte sont effectivement fixés, et pour une ébauche particulière, il existe une relation unique entre la réduction et l'accroissement comme l'indique la fig. 1.
La caractéristique OP définit le domaine des sections de l'ébauche sortante, en termes de réduction de hauteur AH, et d'augmentation de largeur AB, relativement à une origine O représentant la hauteur A et la largeur B de l'ébauche entrante, la courbe pouvant être obtenue avec des variations de l'ouverture de passage et, par conséquent, de la hauteur.
Ainsi l'origine O représente le laminage avec une ouverture supérieure ou égale à la hauteur de l'ébauche entrante de façon qu'il ne se produise ni réduction, ni accroissement, tandis que, lorsque l'ouverture de passage diminue, la réduction et l'accroissement se produisent pour former une section intermédiaire (A - AH) X (B + AB).
Si la section de l'ébauche varie depuis la section donnée mentionnée ci-dessus, il en résulte des caractéristiques différentes indiquées en lignes mixtes et on peut voir que ces caractéristiques ne coïncident pas.
De même, lors du deuxième passage entre deux rouleaux verticaux, la section finale requise pour l'ébauche peut être laminée à partir d'une seule gamme de sections intermédiaires d'ébauches entrantes sans changer l'ou- verture du dernier passage, et cette gamme peut être représentée par une courbe caractéristique telle que OP de la fig. 2, I'origine O représentant maintenant la section
A x B requise par réduction de largeur AB et augmentation de hauteur AH à partir de la section intermédiaire de l'ébauche entrante, produite lors du premier passage: (AÅaH) X (B + f AB).
Au lieu d'avoir des rouleaux parallèles verticaux au deuxième passage, on pourrait aussi tourner la section transversale de l'ébauche de 900 et la faire passer entre des rouleaux horizontaux.
Considérons maintenant le laminage d'une ébauche rectangulaire à une section finale désirée. I1 est évidemment rare que l'ébauche entrante présente une section tombant dans cette seule gamme de sections d'ébauche telle que la section requise puisse être produite par un seul passage. Toutefois, la section requise peut être produite en deux passages, normalement le dernier et l'avantdernier passage de la séquence habituelle des passages.
La manière dont ce résultat peut être atteint est représentée graphiquement à la fig. 3 qui combine effectivement les caractéristiques des fig. 1 et 2.
En bref, le point Pt représente une section d'ébauche A1 x Bt immédiatement avant l'avant-dernier passage et la courbe P1 - P2 représente la seule gamme des sections qui peuvent être laminées à partir de cette ébauche, comme à la fig. 1. L'origine O représente la section d'ébauche finale requise A x B et la courbe O-P2 représente la seule gamme des sections intermédiaires entrantes au dernier passage, où l'ébauche est laminée perpendiculairement au premier passage. Ces sections peuvent aboutir à la section finale requise comme à la fig. 2. Les deux courbes présentent une intersection unique P2 qui représente la section intermédiaire A2 x B2 à produire par l'avant-dernier passage pour que le dernier passage produise la section recherchée.
Ainsi, en tenant compte du fait que les passages successifs en laminant l'ébauche épaisse sont effectués conventionnellement avec des plans de laminage perpendiculaires par rapport à l'ébauche, I'avant-dernier passage doit se faire avec une ouverture de passage établie de façon à produire une réduction de hauteur AA et une augmentation de largeur AB1 telles que A1 - AA1 = A2, et B1 + AB1 = B2 et le premier passage doit se faire avec une ouverture constante pour produire une réduction de largeur AB2 et une augmentation de hauteur hA2 telles que A2 + AA2 = A et B2 - AB2 = B.
Pour une section de départ différente, représentée par - P1,, il se produit une intersection différente P2' et un laminage correspondant différent est possible pour produire la section finale désirée.
Il est important de remarquer que la section finale requise de l'ébauche est produite par passage dans une ouverture déterminée en commandant le réglage de l'ouverture du passage précédent pour produire une section intermédiaire qui sera soumise au second passage, cette section intermédiaire étant laminée à la section finale requise avec l'ouverture déterminée. La fixation effective de l'ouverture du second passage est directement produite par le réglage de l'ouverture dans la plupart des genres de laminoirs en rapport avec le procédé décrit, car les billettes, les tiges et autres pièces de ce genre sont normalement rigides, c'est-à-dire qu'elles ne montrent pas d'élasticité. ni d'allongement pendant le laminage.
Toutefois, si l'ouverture du dernier passage varie par rapport au réglage initial au détriment de la précision désirée, on peut alors utiliser des dispositifs de commande automatique semblables à ceux utilisés pour la commande des dimensions des bandes afin de maintenir l'ouverture de ce passage à la valeur déterminée.
Il faut noter aussi que les réductions de dimensions effectuées ne doivent pas être assez fortes pour donner naissance à un renflement des côtés de la section.
La commande automatique du laminage pour produire une section rectangulaire donnée, comme cidessus, en deux passages, peut être réalisée par un dispositif de commande à prédétermination basé sur les mesures d'une section entrante au premier des deux passages et sur des caractéristiques déterminées se rapportant à la réduction et à l'étalement tels qu'ils se produisent dans le ou les étages du laminoir à travers lesquels passe l'ébauche. Cela peut être obtenu en employant une variété de relations obtenues théoriquement pour la réduction et l'étalement ou par des relations dérivant empiriquement de passages d'essai.
En outre, ce qui a été dit précédemment pour une ébauche de section rectangulaire est valable également pour d'autres sections produites par des passages dits de profilage, bien que la question de l'étalement soit plus complexe car la réduction n'est pas constante en travers de l'ébauche et l'étalement est influencé, par conséquent, par des effets de cisaillements longitudinaux.
La signification de cette complication est que l'étalement, et par conséquent la réduction effective de l'aire de la section dépend du profil de la réduction et n'est pas en relation simple avec la hauteur et la largeur de la section entrante dans un passage de profilage.
Néanmoins, des sections rectangulaires équivalentes peuvent être obtenues et utilisées pour les calculs de l'étalement en relation avec les passages de profilage.
Dans chaque cas, même si des relations analytiques simples, telles que celles exprimées par les fig. 1 et 2 ne peuvent être formulées, il existe une gamme de sections qui correspondent à tout passage de profilage donné, ce qui est représenté à la fig. 4 en référence à une ébauche de section rectangulaire entrant dans une ouverture de passage ovale. Il faut noter que la section entrante doit être d'une hauteur au moins égale à la hauteur de l'ovale et d'une section ayant au moins l'aire de l'ovale. Les relations dont il a été question précédemment peuvent être déterminées empiriquement.
De même, des gammes de contours existent pour d'autres formes d'ébauches entrantes produites par un passage précédent, et un cas particulièrement intéressant est celui d'une séquence losange-carré. Pour une dimension donnée de la section de l'ébauche introduite dans l'avant-dernier passage en losange, une gamme de sections de losanges de différents degrés de remplissage peut être obtenue en faisant varier l'ouverture de ce passage; et pour le dernier passage carré, il existe une gamme de sections de losanges produits par des réglages différents de l'ouverture du passage intermédiaire, chacun présentant une largeur respective qui peut donner un produit final précis.
Ainsi, comme pour le laminage d'une ébauche de section rectangulaire entre des rouleaux parallèles, l'ouverture de passage peut être commandée par un produit de section en losange intermédiaire qui peut, à son tour, être laminé aux dimensions de section carrées requises.
En pratique cependant, I'étendue de la commande de l'avant-dernier passage, permettant d'obtenir la section requise, est probablement plus restreinte et peut nécessiter une commande automatique lors des passages précédents ou une diminution du nombre de passages non réglés.
Il faut remarquer, dans chaque cas, que le procédé envisagé ici n'est pas limité à la commande des passages à la fin d'une séquence, mais qu'il trouve également une application dans les cas où la précision de la section de la pièce intermédiaire est importante. Envisageons maintenant le côté pratique après les considérations théoriques précédentes sur un dispositif purement à prédéter mination. Toutefois, d'autres dispositifs sont possibles et peuvent être basés sur la réaction, ou être à la fois à prédétermination et à réaction.
Dans un dispositif simple de correction par réaction, on peut utiliser la variation de la section intermédiaire de l'ébauche entrante par rapport à la section finale requise dans un étage du laminoir continu, pour commander l'ouverture de passage de l'étage précédent, l'ouverture de l'étage destiné à fournir la section requise étant maintenue, de façon à produire cette section requise pour une section intermédiaire correcte. Ainsi, l'erreur dans la largeur ou la hauteur de la section de sortie est destinée à modifier l'ouverture de l'étage précédent, en conséquence.
Revenons au dispositif de commande à prédétermination mentionné précédemment. Ce dispositif est avantageusement appliqué aux laminoirs à inversion en plus des laminoirs continus. Toutefois, alors que ce dispositif détermine les réglages spécifiques de l'ouverture de passage pour la paire de passages associée, il est important que les passages travaillent avec une ébauche de section uniforme sur toute sa longueur. On peut éviter cette restriction en contrôlant la section intermédiaire produite par le premier passage et en effectuant une correction par réaction, en fonction des variations à partir de la section finale requise. du dispositif à prédétermination pour le passage final.
A nouveau, dans un dispositif à prédétermination appliqué à un laminoir continu, il peut être avantageux de contrôler la section produite par le second passage pour déterminer les relations sur lesquelles la commande à prédétermination du passage précédent est basée.
La fig. 5 montre une ébauche 10 au cours de l'avantdernier passage dans un laminoir à inversion dont la vis de réglage peut être ajustée sous la commande d'un appareil de commande 12. Une jauge 13 mesure la hauteur et la largeur de l'ébauche sortant du laminoir. Dans l'appareil de commande 12 sont envoyés une information concernant la pièce finale désirée sortant du dernier passage du laminoir à inversion, les mesures de la hauteur et de la largeur données par la jauge 13, l'information relative à la dimension de la tige avant le laminage, le diamètre des rouleaux de l'avant-dernier passage et le coefficient d'étalement de la tige.
A chaque séquence de laminage ou passage est associée une série de valeurs correctes pour les dimensions de l'ébauche quittant chaque passage. Pour produire une section finale précise, les déviations de la hauteur et de la largeur de la pièce laminée à partir de l'avant-dernier passage doivent obéir à une relation qui peut être représentée par une équation linéaire dans laquelle les valeurs mathématiquement pondérées des erreurs dans la hauteur et la largeur sont égales à zéro ou à une valeur constante. L'appareil de commande 12 est agencé pour modifier le réglage de l'étage 1 1 du laminoir pendant l'avantdernier passage de manière qu'on obtienne une section en accord avec cette relation. La pondération des erreurs peut être déterminée empiriquement au lieu de l'être mathématiquement.
L'appareil de commande 12 peut être un calculateur numériqueanalogique dont le programme contient la pondération des erreurs sur la hauteur et la largeur.
L'étage 1 1 peut comprendre une commande automatique de jauge ou un dispositif semblable de jauge pour le dernier passage afin de maintenir l'ouverture de passage de ce dernier passage à une valeur constante désirée et l'élasticité de l'étage est suffisante pour le garantir.
Le réglage idéal pour l'avant-dernier passage est celui qui donne à l'ébauche se présentant au dernier passage une section telle, comparativement à l'ouverture au cours du dernier passage, que la pièce sortant du dernier passage présente la section désirée.
La fig. 6 montre un laminoir à plusieurs étages comportant un dispositif de commande très simple. Une telle commande est appropriée, si l'espace entre les étages est petit, comparativement à la longueur totale de la tige à laminer. Une tige 14 est représentée dans un avantdernier étage 15 commandé et dans un dernier étage 16.
Si l'élasticité de l'étage 16 est suffisante pour le garantir, cet étage peut comprendre une commande automatique de jauge pour maintenir l'ouverture de passage à la valeur constante désirée. Les plans de laminage des étages 15 et 16 sont perpendiculaires l'un à l'autre. Une jauge 17 mesure la largeur de la tige quittant l'étage 16.
Cette mesure est envoyée avec l'indication de la largeur désirée dans un circuit différentiel 18 et toute erreur de largeur est envoyée dans un circuit de commande 20 destiné à régler lavis de l'étage 15. Le réglage idéal de l'étage 15 est atteint quand cet étage fournit à l'étage 16 une tige d'une section intermédiaire telle, comparée à l'ouverture de passage de cet étage, que la tige sortant de l'étage 16 présente la section désirée.
La fig. 7 montre un laminoir à étages multiples comprenant un dispositif de commande. Une billette 21 est représentée quand elle passe à travers des étages 22 et 23, un avant-dernier étage 24 commandé et réglable et un dernier étage 25. Les plans de laminage des étages successifs sont mutuellement perpendiculaires. Si l'élasticité de l'étage 25 le permet, cet étage peut comprendre une commande de jauge automatique pour maintenir l'ouverture de passage à la valeur constante désirée. Une jauge 26 mesurant la hauteur et la largeur de la billette peut être disposée entre les étages 23 et 24 ou entre les étages 24 et 25. Une autre jauge 27 mesure la hauteur et la largeur de la billette déchargée de l'étage 25.
Un appareil de commande 28 a reçu information de la hauteur et de la largeur réelles de la billette provenant de la jauge 27, la hauteur et la largeur de la billette provenant de la jauge 26, la dimension finie requise de la billette, une information relative à la dimension de la pièce avant le laminage, le diamètre des rouleaux des étages 24 et 25 et le coefficient d'étalement de la billette.
Le signal de l'appareil de commande est envoyé à l'étage 24 pour régler l'ouverture de passage de cet étage.
A chaque séquence de laminage est associée une série de valeurs correctes pour les dimensions de la billette quittant chaque étage. Pour produire une billette 25 aux dimensions exactes désirées à la sortie de l'étage 24 (laminée par l'étage 21) mesurées par la jauge 26 représentée en lignes pleines, peuvent être compensées en produisant une déviation de réglage correct de l'ouverture dans l'étage 24. Ces déviations à partir des valeurs correctes doivent obéir à une relation qui peut être représentée par une équation linéaire dans laquelle les valeurs mathématiquement pondérées des erreurs sur la hauteur et la largeur de la pièce entrant dans l'étage 24 et la déviation du réglage 24 sont égales à zéro ou à une valeur constante. L'appareil de commande 28 est agencé et construit pour déterminer (ou calculer) la valeur de la déviation du réglage afin que cette relation soit obtenue.
La pondération des erreurs peut être déterminée empiriquement mais, dans une mise en oeuvre préférée de ce procédé, elle peut être mise à jour ou corrigée en observant, avec la jauge 27, les erreurs qui se produisent dans la billette sortant du dernier étage 25.
Au moyen d'une technique mathématique d'analyse par récurrence utilisant ces erreurs, la pondération des erreurs de la hauteur et de la largeur de la billette entrant dans l'étage 24 et la correction à faire dans l'ouverture de passage de cet étage peuvent être réglées de façon que les erreurs soient éliminées dans la billette sortant du dernier étage 25. L'appareil de commande 28 qui assure les calculs de correction et détermine les équations de commande de correction peut être un calculateur numérique ou analogique.
En variante, on peut utiliser la technique de l'appareil de commande de la fig. 7. Dans ce cas, la jauge 26 est placée dans la position indiquée en traits mixtes et les erreurs mesurées sont celles de la pièce qui entre dans l'étage 25. Le réglage de l'ouverture de l'étage 24 est tel que la somme pondérée des déviations dans la hauteur et la largeur est égale à zéro ou à une valeur constante. Les corrections de cette pondération peuvent être faites comme décrit précédemment en utilisant la jauge 27.
Le réglage idéal de l'étage 24 est celui qui permet d'envoyer à l'étage 25 une billette ayant une section telle, comparée à l'ouverture de passage de cet étage, que la billette sortant de l'étage 25 présente la section désirée.
A l'exception d'un dispositif simple de correction à réaction, les méthodes de commande de dimensions décrites ici dépendent de la tension, nulle ou constante, de l'ébauche entre le dernier et l'avant-dernier étage.
Toute variation de ce paramètre a un effet sur les relations illustrées par les fig. 1 et 2. On a développé des techniques pour éviter la tension entre les étages en permettant entre eux la formation de boucles pour les tiges et les barres et les opérateurs des laminoirs continus (billette) utilisent des techniques de commande des laminoirs qui permettent de maintenir une tension négligeable entre les étages.
REVENDICATION I
Procédé de laminage d'une ébauche dans lequel on soumet l'ébauche à au moins deux passages de laminage pour produire à la sortie du deuxième passage une pièce de section droite sensiblement égale à une section requise, caractérisé en ce qu'on fixe l'ouverture du deuxième passage à une valeur déterminée par la section requise de ladite pièce, et on commande l'ouverture de ce premier passage pour que la section de l'ébauche entrant au deuxième passage soit comprise dans une gamme qui permet à l'ouverture déterminée du deuxième passage de produire une pièce de section droite égale à cette section requise.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Procédé selon la revendication I, utilisant un laminoir à inversion, caractérisé en ce que les passages s'effectuent dans un laminoir à inversion à une seule paire de rouleaux.
2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que des paires de rouleaux d'un laminoir fournissent les passages.
3. Procédé selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que les plans de laminage des passages successifs sont mutuellement perpendiculaires par rapport à la section de la pièce.
REVENDICATION II
Laminoir pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens par lesquels l'ouverture du deuxième passage est maintenue à une valeur déterminée, et des moyens de commande pour commander l'ouverture de passage dans l'avant-dernier passage en fonction des dimensions de la section de la pièce obtenue en rapport avec les dimensions de la section de la pièce requise.
SOUS -REVENDICATIONS
4. Laminoir selon la revendication II, du type à inversion, caractérisé en ce que les passages sont pourvus d'une seule paire de rouleaux de laminoir à inversion.
5. Laminoir selon la sous-revendication 4, caractérisé par des moyens de mesure de l'ébauche à sa décharge de l'avant-dernier passage, l'arrangement étant tel que le signal de sortie des moyens de mesure influence les moyens de commande.
6. Laminoir selon la revendication II, caractérisé en ce que les paires des rouleaux du laminoir ménagent lesdits passages.
7. Laminoir selon la sous-revendication 6, caractérisé en ce que les plans de laminage des passages successifs sont mutuellement perpendiculaires.
8. Laminoir selon la sous-revendication 6, caractérisé par des moyens de mesure de l'ébauche à sa décharge du dernier des passages, l'arrangement étant tel que le signal de sortie des moyens de mesure influence les moyens de commande.
9. Laminoir selon la sous-revendication 6, caractérisé par des moyens de mesure de l'ébauche à sa déchargé d'un passage immédiatement en amont de l'avant-dernier passage et avant l'entrée dans cet avant-dernier passage, l'arrangement étant tel que le signal de sortie des moyens de mesure influence les moyens de commande.
10. Laminoir selon la sous-revendication 6, caractérisé par des moyens de mesure de l'ébauche à sa décharge de l'avant-dernier passage et avant son entrée dans le dernier passage, l'arrangement étant tel que le signal de sortie des moyens de mesure influence les moyens de commande.
11. Laminoir selon la sous-revendication 9 ou 10, caractérisé par des seconds moyens de mesure de l'ébauche à sa décharge du dernier passage, l'arrangement étant tel que le signal de sortie de ces seconds moyens de mesure influence les moyens de commande.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Method of rolling a blank and rolling mill for its implementation
The present invention relates to a process for rolling a blank and a rolling mill for implementing this process, applicable in particular to the rolling of a relatively thick metal blank.
This method of rolling a blank in which the blank is subjected to at least two rolling passages to produce at the outlet of the second passage a part of cross section substantially equal to a required section is characterized in that the fixed l 'opening of the second passage to a value determined by the required section of said part, and the opening of this first passage is controlled so that the section of the blank entering the second passage is included in a range which allows the opening determined from the second pass to produce a part of cross section equal to this required section.
The rolling mill for implementing this method is characterized in that it comprises means by which the opening of the second passage is maintained at a determined value, and control means for controlling the opening of the passage in the penultimate passage according to the dimensions of the section of the part obtained, in relation to the dimensions of the section of the required part.
The appended drawing illustrates, by way of example, one embodiment of the method and three embodiments of the rolling mill for its implementation.
Figs. 1 to 4 are diagrams illustrating this process,
figs. 5 to 7 are respective schematic views of these three embodiments.
Consider a blank of rectangular cross section. This blank section is deformed by a reduction in height and an increase in width as it passes between horizontal parallel rollers, separated by a passage opening smaller than the thickness of the blank therein. The increase in width varies with the reduction imposed, with the height / width ratio and with the diameter of the rollers. Other factors, such as tension, may be involved, but in all cases, for a particular rolling mill, the factors to be taken into account are indeed fixed, and for a particular blank there is a unique relationship between reduction and l increase as shown in fig. 1.
The characteristic OP defines the domain of the sections of the outgoing blank, in terms of reduction in height AH, and increase in width AB, relative to an origin O representing the height A and the width B of the incoming blank, the curve obtainable with variations in the passage opening and, consequently, in the height.
Thus the origin O represents the rolling with an opening greater than or equal to the height of the incoming blank so that neither reduction nor increase occurs, while, when the passage opening decreases, the reduction and the increase occurs to form an intermediate section (A - AH) X (B + AB).
If the section of the blank varies from the given section mentioned above, it results in different characteristics shown in mixed lines and it can be seen that these characteristics do not coincide.
Likewise, on the second pass between two vertical rollers, the final section required for the blank can be rolled from a single range of intermediate sections of incoming blanks without changing the opening of the last pass, and this range can be represented by a characteristic curve such as OP in fig. 2, the origin O now representing the section
A x B required by reducing width AB and increasing height AH from the middle section of the incoming blank, produced in the first pass: (AÅaH) X (B + f AB).
Instead of having vertical parallel rollers on the second pass, one could also turn the cross section of the blank 900 and pass it between horizontal rollers.
Now consider rolling a rectangular blank to a desired final section. Obviously, it is rare for the incoming blank to have a section falling within this single range of blank sections such that the required section can be produced by a single pass. However, the required section can be produced in two passes, normally the last pass and the penultimate pass of the usual pass sequence.
The way in which this result can be achieved is shown graphically in fig. 3 which effectively combines the characteristics of FIGS. 1 and 2.
In short, point Pt represents a roughing section A1 x Bt immediately before the penultimate pass and the curve P1 - P2 represents the only range of sections that can be rolled from this roughing, as in fig. 1. The origin O represents the required final roughing section A x B and the O-P2 curve represents the only range of intermediate sections entering the last pass, where the blank is rolled perpendicular to the first pass. These sections can lead to the required final section as in fig. 2. The two curves present a single intersection P2 which represents the intermediate section A2 x B2 to be produced by the penultimate pass so that the last pass produces the required section.
Thus, taking into account the fact that the successive passes by rolling the thick blank are conventionally carried out with rolling planes perpendicular to the blank, the penultimate pass must be made with a passage opening established in such a way. to produce a reduction in height AA and an increase in width AB1 such that A1 - AA1 = A2, and B1 + AB1 = B2 and the first pass must be made with a constant opening to produce a reduction in width AB2 and an increase in height hA2 such that A2 + AA2 = A and B2 - AB2 = B.
For a different starting section, represented by - P1, a different intersection P2 'occurs and a different corresponding rolling is possible to produce the desired final section.
It is important to note that the required final section of the blank is produced by passing through a determined opening by controlling the adjustment of the opening of the previous passage to produce an intermediate section which will be subjected to the second pass, this intermediate section being rolled. to the required final section with the determined opening. The effective securing of the opening of the second passage is directly produced by the adjustment of the opening in most kinds of rolling mills in connection with the described process, since billets, rods and the like are normally rigid, that is, they do not show elasticity. nor elongation during rolling.
However, if the opening of the last pass varies from the initial setting to the detriment of the desired accuracy, then automatic control devices similar to those used for controlling the dimensions of the webs can be used to maintain the opening of this. change to the determined value.
It should also be noted that the reductions in dimensions made should not be strong enough to give rise to a bulge on the sides of the section.
The automatic control of the rolling to produce a given rectangular section, as above, in two passes, can be achieved by a predetermined control device based on the measurements of an incoming section at the first of the two passes and on determined characteristics relating thereto. reduction and spreading as they occur in the stage or stages of the rolling mill through which the blank passes. This can be achieved by employing a variety of theoretically obtained relations for reduction and spreading or by relations deriving empirically from test runs.
In addition, what has been said previously for a blank of rectangular section is also valid for other sections produced by so-called profiling passages, although the question of spreading is more complex because the reduction is not constant. across the blank and the spreading is therefore influenced by longitudinal shear effects.
The significance of this complication is that the spread, and hence the effective reduction in section area depends on the profile of the reduction and is not in simple relation to the height and width of the incoming section in a profiling passage.
Nevertheless, equivalent rectangular sections can be obtained and used for the spread calculations in relation to the profiling passages.
In each case, even if simple analytical relations, such as those expressed by Figs. 1 and 2 cannot be formulated, there is a range of sections that will correspond to any given profiling passage, which is shown in fig. 4 with reference to a blank of rectangular section entering an oval passage opening. It should be noted that the incoming section must be of a height at least equal to the height of the oval and of a section having at least the area of the oval. The relationships discussed above can be determined empirically.
Likewise, contour ranges exist for other shapes of incoming blanks produced by a previous pass, and a particularly interesting case is that of a diamond-square sequence. For a given dimension of the section of the blank introduced in the penultimate diamond passage, a range of diamond sections of different degrees of filling can be obtained by varying the opening of this passage; and for the last square passage there is a range of diamond sections produced by different settings of the opening of the intermediate passage, each having a respective width which can give an accurate end product.
Thus, as with the rolling of a blank of rectangular cross section between parallel rollers, the passage opening can be controlled by a product of intermediate diamond cross section which in turn can be rolled to the required square cross section dimensions.
In practice, however, the extent of control of the penultimate pass to achieve the required section is probably more restricted and may require automatic control in previous passes or a reduction in the number of unregulated passes.
It should be noted, in each case, that the method considered here is not limited to the control of the passages at the end of a sequence, but that it also finds an application in the cases where the precision of the section of the middle piece is important. Let us now consider the practical side after the previous theoretical considerations on a purely predetermined device. However, other devices are possible and may be reaction-based, or be both predetermined and reaction-driven.
In a simple reaction correction device, it is possible to use the variation of the intermediate section of the incoming blank with respect to the final section required in a stage of the continuous rolling mill, to control the passage opening of the preceding stage, the opening of the stage intended to provide the required section being maintained, so as to produce this section required for a correct intermediate section. Thus, the error in the width or height of the outlet section is intended to modify the opening of the previous stage, accordingly.
Let us return to the predetermined control device mentioned above. This device is advantageously applied to inversion rolling mills in addition to continuous rolling mills. However, while this device determines the specific settings of the passage opening for the associated pair of passages, it is important that the passages work with a blank of uniform section along its entire length. This restriction can be avoided by controlling the intermediate section produced by the first pass and performing a reaction correction, depending on the variations from the required final section. of the predetermined device for the final passage.
Again, in a predetermined device applied to a continuous rolling mill, it may be advantageous to monitor the section produced by the second pass to determine the relationships upon which the predetermined control of the previous pass is based.
Fig. 5 shows a blank 10 during the penultimate passage through a reversal rolling mill, the adjusting screw of which can be adjusted under the control of a control device 12. A gauge 13 measures the height and width of the outgoing blank of the rolling mill. In the control device 12 are sent information concerning the desired final part coming out of the last pass of the inversion rolling mill, the height and width measurements given by the gauge 13, the information relating to the dimension of the rod before rolling, the diameter of the rollers of the penultimate pass and the spreading coefficient of the rod.
Each rolling sequence or pass is associated with a series of correct values for the dimensions of the blank leaving each pass. To produce an accurate final section, the deviations in height and width of the rolled part from the penultimate pass must obey a relationship that can be represented by a linear equation in which the mathematically weighted values of the errors in height and width are zero or a constant value. The control apparatus 12 is arranged to modify the setting of the stage 11 of the rolling mill during the penultimate passage so that a section is obtained in accordance with this relationship. The weighting of errors can be determined empirically instead of mathematically.
The control apparatus 12 may be a digital-analog computer whose program contains the weighting of the errors on the height and the width.
The stage 11 may include an automatic gauge control or a similar device for gauging the last passage in order to maintain the passage opening of the last passage at a constant desired value and the elasticity of the stage is sufficient to guarantee it.
The ideal setting for the penultimate pass is that which gives the blank appearing in the last pass such a section, compared to the opening during the last pass, that the part emerging from the last pass has the desired section.
Fig. 6 shows a multi-stage rolling mill comprising a very simple control device. Such control is suitable, if the space between the stages is small, compared to the total length of the rod to be rolled. A rod 14 is shown in a penultimate stage 15 ordered and in a last stage 16.
If the elasticity of stage 16 is sufficient to guarantee it, this stage may include an automatic gauge control to maintain the passage opening at the desired constant value. The rolling planes of stages 15 and 16 are perpendicular to each other. A 17 gauge measures the width of the rod leaving stage 16.
This measurement is sent with the indication of the desired width in a differential circuit 18 and any width error is sent to a control circuit 20 intended to adjust the screw of stage 15. The ideal setting of stage 15 is reached. when this stage provides the stage 16 with a rod of such intermediate section, compared with the passage opening of this stage, that the rod emerging from stage 16 has the desired section.
Fig. 7 shows a multi-stage rolling mill comprising a control device. A billet 21 is shown as it passes through stages 22 and 23, a controlled and adjustable penultimate stage 24 and a last stage 25. The rolling planes of successive stages are mutually perpendicular. If the elasticity of stage 25 permits, this stage may include an automatic gauge control to maintain the passage opening at the desired constant value. A gauge 26 measuring the height and width of the billet may be disposed between stages 23 and 24 or between stages 24 and 25. Another gauge 27 measures the height and width of the billet discharged from stage 25.
A control apparatus 28 received information of the actual height and width of the billet from gauge 27, height and width of the billet from gauge 26, the required finished dimension of the billet, relative information to the dimension of the part before rolling, the diameter of the rollers of stages 24 and 25 and the spreading coefficient of the billet.
The signal from the control unit is sent to stage 24 to adjust the passage opening of this stage.
Each rolling sequence is associated with a series of correct values for the dimensions of the billet leaving each stage. To produce a billet 25 with the exact dimensions desired at the exit of the stage 24 (rolled by the stage 21) measured by the gauge 26 shown in solid lines, can be compensated by producing a deviation from the correct setting of the opening in floor 24. These deviations from the correct values must obey a relationship which can be represented by a linear equation in which the mathematically weighted values of the errors on the height and width of the room entering floor 24 and the deviation of the setting 24 are equal to zero or a constant value. The controller 28 is arranged and constructed to determine (or calculate) the value of the deviation of the setting so that this relationship is obtained.
The weighting of the errors can be determined empirically, but in a preferred implementation of this method it can be updated or corrected by observing, with the gauge 27, the errors which occur in the billet exiting the last stage 25.
By means of a mathematical technique of recurrence analysis using these errors, the weighting of the errors of the height and the width of the billet entering the stage 24 and the correction to be made in the passage opening of this stage can be adjusted so that errors are eliminated in the billet exiting the last stage 25. The control apparatus 28 which performs the correction calculations and determines the correction control equations can be a digital or analog computer.
Alternatively, the technique of the control apparatus of FIG. 7. In this case, the gauge 26 is placed in the position shown in phantom and the errors measured are those of the part entering the floor 25. The opening adjustment of the floor 24 is such that the weighted sum of deviations in height and width equals zero or a constant value. Corrections to this weighting can be made as described previously using gauge 27.
The ideal setting for stage 24 is that which makes it possible to send to stage 25 a billet having a section such, compared with the passage opening of this stage, that the billet leaving stage 25 has the section desired.
With the exception of a simple feedback correction device, the dimension control methods described here depend on the tension, zero or constant, of the blank between the last and the penultimate stage.
Any variation of this parameter has an effect on the relationships illustrated in FIGS. 1 and 2. Techniques have been developed to avoid the tension between the stages by allowing the formation of loops between the rods and bars between them and the operators of the continuous rolling mills (billet) use techniques for controlling the rolling mills which make it possible to maintain negligible voltage between the stages.
CLAIM I
Method of rolling a blank in which the blank is subjected to at least two rolling passes to produce at the outlet of the second passage a part of cross section substantially equal to a required section, characterized in that the opening of the second passage to a value determined by the required section of said part, and the opening of this first passage is controlled so that the section of the blank entering the second passage is within a range which allows the determined opening of the second pass to produce a part of cross section equal to this required section.
SUB-CLAIMS
1. Method according to claim I, using an inversion rolling mill, characterized in that the passages are effected in an inversion rolling mill with a single pair of rollers.
2. Method according to claim I, characterized in that pairs of rollers of a rolling mill provide the passages.
3. Method according to sub-claim 2, characterized in that the rolling planes of the successive passages are mutually perpendicular to the section of the part.
CLAIM II
Rolling mill for implementing the method according to claim I, characterized in that it comprises means by which the opening of the second passage is maintained at a determined value, and control means for controlling the opening of the passage in the penultimate pass according to the dimensions of the section of the part obtained in relation to the dimensions of the section of the part required.
SUB-CLAIMS
4. Rolling mill according to claim II, of the inversion type, characterized in that the passages are provided with a single pair of inversion rolling mill rolls.
5. Rolling mill according to sub-claim 4, characterized by means for measuring the blank at its discharge from the penultimate pass, the arrangement being such that the output signal of the measuring means influences the control means. .
6. A rolling mill according to claim II, characterized in that the pairs of the rolling mill rollers provide said passages.
7. Rolling mill according to sub-claim 6, characterized in that the rolling planes of the successive passages are mutually perpendicular.
8. Rolling mill according to sub-claim 6, characterized by means for measuring the blank as it discharges from the last of the passages, the arrangement being such that the output signal from the measuring means influences the control means.
9. Rolling mill according to sub-claim 6, characterized by means for measuring the blank at its discharged from a passage immediately upstream of the penultimate passage and before entering this penultimate passage, the the arrangement being such that the output signal of the measuring means influences the control means.
10. Rolling mill according to sub-claim 6, characterized by means for measuring the blank at its discharge from the penultimate pass and before its entry into the last pass, the arrangement being such that the output signal of the measuring means influences the control means.
11. Rolling mill according to sub-claim 9 or 10, characterized by second means for measuring the blank at its discharge from the last pass, the arrangement being such that the output signal of these second measuring means influences the means of ordered.
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