CH615367A5

CH615367A5 -

Info

Publication number: CH615367A5
Application number: CH724077A
Authority: CH
Inventors: Pierre Arthur Chapront
Original assignee: Jeumont Schneider
Priority date: 1976-06-11
Filing date: 1977-06-13
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2725207A1; SE439123B; LU77515A1; DE2725207C2; SE7706675L; US4126028A; FR2354154B1; BE855788A; FR2354154A1

Description

L'invention concerne un procédé pour le laminage sans contrainte de métaux et le dispositif pour la mise en œuvre de ce procédé permettant la régulation de vitesse des moteurs d'entraînement des cages de trains de laminage continu.

Lors du laminage de produits longs (fer, ronds ou profilés, rails, poutrelles, etc.) sur des trains de laminage continu, où le produit se trouve simultanément en prise dans plusieurs cages de laminoirs, la présence de traction entre cages provoque des déformations dans le profil recherché et doit par conséquent être minimisée ou mieux évitée.

Dans les trains ébaucheurs, on impose volontairement une .certaine traction que l'on maintient approximativement constante en donnant aux moteurs d'entraînement une caractéristique vitesse/couple volontairement tombante.

Dans les trains finisseurs, on peut éviter l'apparition de traction en laissant le produit faire une boucle entre cages et en réglant les vitesses de chaque cage par l'intermédiaire de la mesure de la hauteur de la boucle correspondante.

Ces procédés, cependant, ne sont pas rigoureusement satisfaisants, car ils ne peuvent s'appliquer avec le même succès à tous les types de produits.

On sait que, dans le laminage sans traction, par exemple sur une cage isolée, pour un profil de cannelure donné, un écartement des cylindres donné, une section à l'entrée et une température du produit données, il existe un ensemble de valeurs (couple de laminage, vitesse de rotation du cylindre, débit de sortie du produit) parfaitement défini et lié de façon non simple, mais rigoureuse, aux surfaces de glissement du produit sur le cylindre. La surface de contact se décompose en effet en trois :

— une surface de glissement amont où le produit glisse sur le cylindre à une vitesse inférieure à la vitesse tangentielle de l'élément de surface,

— une surface neutre où il n'y a pas glissement,

— une surface de glissement aval où le produit glisse sur le cylindre à une vitesse supérieure à la vitesse tangentielle de l'élément de surface.

Le couple de laminage et la vitesse, pour un débit de sortie donné, ne dépendent que de la position de la surface neutre qui délimite les zones d'importance relative des surfaces de glissement amont et aval.

Dans ce qui suit, nous appellerons paramètres de laminage: la température, la composition chimique, le poids au mètre linéaire, les dimensions géométriques de la section droite du produit à laminer à son entrée dans une cage.

Si un paramètre de laminage varie, pour obtenir le même débit de sortie en conservant le couple de laminage, il faudra ajouter, soit une traction, soit une contre-traction selon le type de variation envisagé de façon à compenser le déplacement de cette zone neutre, auquel correspond aussi une variation de la vitesse de la cage.

Si maintenant on considère deux cages de laminoir consécutives supposées en état d'équilibre, chaque cage a son couple de laminage propre et sa vitesse propre.

Supposons que cet état d'équilibre corresponde à un laminage sans traction entre cages. Si un paramètre de laminage varie et si on maintient artificiellement le couple de la première cage à sa valeur, la deuxième cage, si on maintient artificiellement sa vitesse, devra fournir une traction ou une contre-traction de telle sorte que l'état d'équilibre se conserve. La première cage tournera donc à une vitesse différente de sa vitesse initiale. La différence entre les rapports des vitesses des deux cages avant et après la variation du paramètre de laminage est une fonction continue et monotone de la traction ou de la contre-traction. Quand cette différence est nulle, il n'y a pas de contrainte dans le métal.

Le procédé objet de l'invention découle directement de cette constatation. Le procédé pour le laminage sans contrainte dans deux cages successives d'un train de laminage continu comprenant, pour chaque cage, un régulateur de couple à trois entrées et un régulateur de vitesse à trois entrées avec génératrice tachymétrique, la sortie du régulateur de vitesse servant de référence principale au régulateur de couple, est caractérisé en ce que:

— juste avant l'introduction du métal dans la deuxième cage, on détermine et on enregistre la valeur du couple de laminage de la première cage,

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— dès l'introduction du métal dans la deuxième cage, on maintient constante la valeur du couple de laminage de la première cage en agissant sur la référence de vitesse du régulateur de vitesse de la première cage, jusqu'à stabilisation de la vitesse de cette première cage,

— immédiatement après et jusqu'à la fin du laminage, on maintient constant le rapport des vitesses des deux cages en agissant sur la référence principale du régulateur de couple de la première cage.

Ainsi, la traction appliquée au produit entre cages est aussi faible que possible, sans nécessiter la présence d'une boucle.

Le dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte :

— des moyens pour la détection du passage du métal successivement, dans la première cage, à proximité de l'entrée de la deuxième cage et dans la deuxième cage,

— une logique de commande à trois entrées, recevant respectivement les signaux issus des moyens de détection,

— un régulateur de la référence principale du régulateur de couple de la première cage, le régulateur de référence principale ayant ses quatre entrées respectivement reliées à la sortie du régulateur de vitesse de la première cage, à la logique de commande, à un circuit de calcul du couple de laminage de la première cage par l'intermédiaire d'une mémoire pour l'enregistrement du couple de laminage, la mémoire étant reliée à la logique, et enfin à la sortie d'un circuit dérivateur, et ayant sa sortie reliée à la troisième entrée du régulateur de vitesse de la première cage, le circuit de calcul du couple de laminage ayant ses deux entrées respectivement reliées à la sortie du circuit dérivateur et à la sortie du régulateur de vitesse de la première cage,

— un régulateur du rapport des vitesses des deux cages ayant une première entrée reliée à la logique de commande et deux autres entrées reliées, l'une à la sortie de la génératrice tachymétrique du régulateur de vitesse de la première cage par l'intermédiaire d'un circuit d'adaptation et de filtrage, l'autre à la sortie de la génératrice tachymétrique de la deuxième cage par l'intermédiaire d'un circuit de détermination du rapport des vitesses des deux cages et du circuit d'adaptation et de filtrage, la sortie du régulateur du rapport des vitesses des deux cages étant reliée à la troisième entrée du régulateur de couple de la première cage.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre à titre d'exemple et de l'unique dessin annexé représentant le dispositif de régulation objet de l'invention, associé à deux cages successives d'un train de laminage continu comportant chacune un équipement classique de régulation de couple et de vitesse.

Sur la figure, deux cages successives sont représentées en 1 et 2 pour le laminage d'un métal 3.

Les cylindres de la cage 1 sont entraînés par un moteur 4 par l'intermédiaire d'une boîte à pignon 5. La génératrice tachymétrique 6 de la première cage, entraînée par le moteur 4, transmet un signal de vitesse à la première entrée 7 du régulateur de vitesse 8 de la cage 1. La référence de vitesse 9 du régulateur 8 est reliée à la deuxième entrée dudit régulateur qui a trois entrées.

La sortie 10 du régulateur de vitesse 8 servant de référence principale au régulateur de couple 11 de la première cage est reliée à la deuxième entrée dudit régulateur 11, qui a trois entrées. La mesure du couple du moteur 4 arrive en 12 sur la première entrée du régulateur de couple 11. La sortie 13 du régulateur de couple 11 est reliée au moteur d'entraînement 4. Deux détecteurs de passage du métal dans les cages 1 et 2 sont respectivement représentés en 14 et 15. Ce sont par exemple des jauges de contraintes. Un détecteur de passage du métal à proximité de l'entrée de la deuxième cage, par exemple une cellule photoélectrique, est représenté en 16.

Les sorties des détecteurs 14, 15, 16 sont reliées respectivement aux trois entrées 18, 19, 20 d'une logique de commande 17.

Un régulateur de la référence principale du régulateur de couple 11 est représenté en 21, avec ses quatre entrées 22, 23, 24, 25 respectivement reliées à la sortie 10 du régulateur de vitesse 8, à la sortie 26 de la logique 17, à un circuit 27 de calcul du couple de laminage de la cage 1, par l'intermédiaire d'une mémoire 28 dudit couple de laminage, et enfin à la sortie 29 d'un circuit dérivateur 30 permettant au circuit 27 d'éviter les erreurs dues à l'inertie des masses en mouvement lors du calcul du couple de laminage de la première cage. La sortie 31 du régulateur 21 est reliée à la troisième entrée 32 du régulateur de vitesse 8. Les deux entrées 33 et 34 du circuit 27 sont respectivement reliées à la sortie 10 du régulateur de vitesse 8 et à la sortie 29 du circuit 30. La mémoire 28 est reliée à la sortie 35 de la logique.

Un régulateur 36 du rapport des vitesses des deux cages a une première entrée 37 reliée à la logique 17 et deux autres entrées reliées l'une, 38, à la sortie de la génératrice tachymétrique 6 par l'intermédiaire d'un circuit 39 d'adaptation et de filtrage,

l'autre, 40, à la sortie de la génératrice tachymétrique 41 de la deuxième cage, par l'intermédiaire d'un circuit 42 de détermination du rapport des vitesses des deux cages et dudit circuit 39. La sortie 43 dudit régulateur 36 est reliée à la troisième entrée 44 du régulateur de couple 11.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant:

lorsque le métal n'est pas encore en prise dans la cage 1, la logique de commande 17 bloque à gain nul le régulateur 21 et le régulateur 36 de rapport des vitesses des deux cages et met à zéro la mémoire de couple 28.

Dès que le signal envoyé par la jauge de contrainte 14, indiquant que le métal est entré dans la cage 1 arrive en 18, la logique 17 commande la mise en mémoire de la valeur instantanée du couple de laminage déterminé grâce aux circuits 27 et 30, mais maintient à gain nul le régulateur 21. Lorsque le métal arrive à proximité de la deuxième cage, la cellule photo-électrique 16 envoie fin signal à la logique 17 en 20 pour que celle-ci commande le blocage de la mémoire 28 qui conserve ainsi la valeur qu'avait le couple de laminage de la première cage juste avant que le métal soit en prise dans la deuxième cage et qui correspond au couple de laminage sans traction.

Lorsque le métal entre dans la deuxième cage, la jauge 15 envoie en 19 un signal indiquant que le métal est entré dans la cage 2 pour que la logique 17 libère le régulateur 21 dont la sortie 31 vient ajouter en 32 à la référence de vitesse 9 un terme correcteur qui permet de maintenir le couple de laminage de la cage 1 égal à la valeur mise en mémoire.

Un instant très court après l'entrée du métal dans la deuxième cage, défini par une temporisation incluse dans la logique 17, permet la stabilisation de la vitesse de la première cage et la détermination ainsi que l'enregistrement du rapport des vitesses des deux cages dans le circuit 42. La logique 17 débloque alors le régulateur 36 du rapport des vitesses des deux cages qui oblige ledit rapport à rester constant par l'élaboration d'un signal transmis à la troisième entrée 44 du régulateur de couple 11.

Ainsi, toute modification d'un paramètre tendant à introduire une interaction entre ces deux cages sera corrigée en maintenant constant le rapport des vitesses des deux cages mesuré à l'instant d'introduction du métal dans un état de non-contrainte sur les cag<

Dans le cas de plusieurs cages consécutives, le processus est répété sur chaque cage successivement.

Notons que, dans le cas où on pourrait utiliser un calculateur, celui-ci pourrait se charger des fonctions assurées, dans la réalisation décrite, par la logique 17 pour la commande générale du système, et par le circuit 42 pour la mesure et la mise en mémoire des rapports de vitesse (la vitesse étant alors avantageusement mesurée, pour ce faire, par un système de comptage des impulsions émises par des générateurs d'impulsions associés aux génératrices tachymétriques qui seront encore utilisées aux fins de régulations analogiques).

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615 367 REVENDICATIONS

1. Procédé pour le laminage sans contrainte de métaux dans deux cages successives (1 et 2) d'un train de laminage continu comprenant, pour chaque cage, un régulateur de couple (11) à trois entrées et un régulateur de vitesse (8) à trois entrées avec génératrice tachymétrique (6), la sortie du régulateur de vitesse (8) servant de référence principale au régulateur de couple (11), caractérisé en ce que:

— juste avant l'introduction du métal dans la deuxième cage (2), on détermine et on enregistre la valeur du couple de laminage de la première cage,

— dès l'introduction du métal dans la deuxième cage, on maintient constante la valeur du couple de laminage de la première cage en agissant sur la référence de vitesse du régulateur de vitesse (8) de la première cage (1), jusqu'à stabilisation de la vitesse de cette première cage,

— immédiatement après et jusqu'à la fin du laminage, on maintient constant le rapport des vitesses des deux cages en agissant sur la référence principale du régulateur de couple (11) de la première cage.

2. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte:

— des moyens (14, 15, 16) pour la détection du passage du métal successivement, dans la première cage (1), à proximité de l'entrée de la deuxième cage et dans la deuxième cage (2),

— une logique de commande (17) à trois entrées recevant respectivement les signaux issus des moyens de détection (14, 15, 16),

— un régulateur (21) de la référence principale du régulateur de couple (11) de la première cage (1), le régulateur (21) de référence principale ayant ses quatre entrées respectivement reliées à la sortie du régulateur de vitesse (8) de la première cage, à la logique de commande (17), à un circuit (27) de calcul du couple de laminage de la première cage (1) par l'intermédiaire d'une mémoire (28) pour l'enregistrement du couple de laminage, la mémoire étant reliée à la logique (17), et enfin à la sortie d'un circuit dérivateur (30), et ayant sa sortie reliée à la troisième entrée du régulateur de vitesse (8) de la première cage, le circuit (27) de calcul du couple de laminage ayant ses deux entrées respectivement reliées à la sortie du circuit dérivateur (30) et à la sortie du régulateur de vitesse (8) de la première cage (1),

— un régulateur (36) du rapport des vitesses des deux cages ayant une première entrée reliée à la logique de commande (17) et deux autres entrées reliées, l'une à la sortie de la génératrice tachymétrique (6) du régulateur de vitesse (8) de la première cage (1) par l'intermédiaire d'un circuit (39) d'adaptation et de filtrage, l'autre à la sortie de la génératrice tachymétrique (41) de la deuxième cage (2) par l'intermédiaire d'un circuit (42) de détermination du rapport des vitesses des deux cages (1 et 2) et du circuit (39) d'adaptation et de filtrage, la sortie du régulateur (36) du rapport des vitesses des deux cages étant reliée à la troisième entrée du régulateur de couple (11) de la première cage (1).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (14, 15, 16) de détection du passage du métal sont, pour le passage dans la première et la deuxième cage des jauges de contrainte (14, 15) et pour le passage à proximité de l'entrée de la deuxième cage, une cellule photo-électrique (16).