EP0000454B1 - Procédé de controle de la tension de produits épais laminés à chaud en prise entre deux cages successives - Google Patents
Procédé de controle de la tension de produits épais laminés à chaud en prise entre deux cages successives Download PDFInfo
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- EP0000454B1 EP0000454B1 EP19780400031 EP78400031A EP0000454B1 EP 0000454 B1 EP0000454 B1 EP 0000454B1 EP 19780400031 EP19780400031 EP 19780400031 EP 78400031 A EP78400031 A EP 78400031A EP 0000454 B1 EP0000454 B1 EP 0000454B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/48—Tension control; Compression control
- B21B37/52—Tension control; Compression control by drive motor control
Definitions
- the invention relates to the hot rolling of thick, flat or long products in trains fitted with tandem cages and, more specifically, to the control of the tension between successive cages.
- looping For hot products which are not very thick, the control of the tension between cages is well resolved by the so-called “looping” method which consists in bending the product in the form of a loop between the cages and in regulating the speeds of the latter so as to maintain constant the length of the loop.
- the tension between cages can be measured directly, by means of a tensiometer and, on the other hand, the control of metal flow rates does not need to be as precise because the tensile strength is high and the band can withstand significant stresses without the necking appear.
- the present invention proposes to allow the control of the rolling of thick hot products, by indirectly determining and continuously adjusting the tension of the product.
- the invention uses the basic relationships already known between the speeds of rotation of the working cylinders of consecutive cages and product flow speeds upstream and downstream of each cage, during rolling. These relationships are described, for example, in the review “Tech- nische Mitteilungen AEG-Telefunken •, vol. 66, n ° 6, June 1976, page 257. However, they were not considered to be exploitable by the experts in rolling to carry out the indirect measurement and the adjustment of the tension of the products, which used torque measurements. or the drive current of the cage motors to carry out this regulation.
- the setpoint value chosen is equal to the value of the slip in the absence of traction increased by 2 to 5%.
- the speed of the product is measured by the so-called “correlation” method, known per se, which will be recalled below.
- the values of the rotational speeds of the rolls corresponding, for a product, to rolling under low tension can be used as preset values for a subsequent blank of similar characteristics.
- the method according to the invention is based on an indirect determination of the traction between cages, using the measurement of the slip.
- sliding is meant the difference between the speed of the product and the peripheral speed of the cylinder, reduced to the speed of the cylinder.
- a backward sliding if we refer to the speed of the product at the entry of the cage
- a forward sliding if we consider the speed of exit of the product.
- product 1 during rolling is represented at the moment when, engaged in a cage, referenced 2, it will enter the next cage 3.
- the two cages have been shown diagrammatically by their working rolls only.
- the blank At the entry of the cage 2 the blank has a speed V e , it emerges therefrom, after reduction of thickness, with the speed Vg.
- the cylinders having a linear speed V c , the forward sliding of the cage 2 is given by the formula:
- the product 1 not yet being engaged in the cage 3, g o is the value of the slip without traction.
- the speeds of the cylinder and of the product are measured continuously, the first for example using a tachometric dynamo, for the second any sufficiently precise means can obviously be used, but the applicant preferably recommends the process and the device described in French Patent No. 2,161,757.
- This method consists in calculating the speed by detection and correlation of two similar random signals, shifted in time and linked to the moving product.
- Two optical detectors 4 and 5, for example photoelectric receivers, are placed between the cages, above of the product, and are located at a well-defined distance from each other with respect to the direction of travel of the rolled product.
- the signals emitted by the detectors 4 and 5 are sent to a time-correlated correlator: the latter, not forming part of the invention, has not been shown here and, for more details on this apparatus, reference may be made to the aforementioned patent.
- a time-correlated correlator the latter, not forming part of the invention, has not been shown here and, for more details on this apparatus, reference may be made to the aforementioned patent.
- the signals supplied by the passage in front of the detectors of the head of the product are used, therefore the average speed of movement of the head of the product. This method thus makes it possible to know, at all times, the real speed of the blank with great precision.
- the signals corresponding to the speeds of the cylinders and of the product are sent to a device making it possible to calculate the value of the slip.
- This value is continuously compared with a setpoint value equal, in the example considered, to the value of the slip without traction increased by 3%.
- the comparator When the actual slip value becomes lower or higher than the set value, the comparator generates an error signal.
- the latter is transmitted to the control computer of the rolling line which immediately triggers an action on the speed of the stands, so as to reduce the error signal to zero.
- This modification can be carried out on cage 2, on cage 3 or on both simultaneously.
- the speed of the cage 2 can be increased until the error signal is canceled.
- the values of the rotational speeds determined during the rolling of the first blank using the method according to the invention can be used as preset values before the engagement of the following ones.
- the method according to the invention can very well be implemented on a manually controlled rolling mill, the information collected then being used directly and the corrective actions carried out by the personnel responsible for conducting operations.
- the error signal then becomes one of the parameters controlling the speed regulation of the cages.
- the application of the method according to the invention is not limited to single tandem cages, but can easily be generalized to three and then to any number of cages where the product is taken simultaneously.
- a first approximation generally sufficient, consists in considering the cages as independent two by two.
- the last has been incorrectly preset it appears at the engagement of the product a variation in the slip between the first two cages and a value different from the reference between the last two.
- a satisfactory result is then obtained by considering the last two cages as isolated from the first and by only modifying the speed of rotation of the third to bring the slip back to the set value.
- the method according to the invention making it possible to detect traction or compression as soon as it appears and to take immediate corrective action, appreciably reduces the number of blanks rejected because of their bad geometry and presents , therefore, a certain economic interest.
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- Control Of Metal Rolling (AREA)
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Description
- L'invention concerne le laminage à chaud de produits épais, plats ou longs, dans des trains équipés de cages tandem et, plus spécialement, le contrôle de la tension entre cages successives.
- L'utilisation de laminoirs à cages tandem, c'est-à-dire où le produit est en prise simultanément dans deux ou plusieurs cages successives, présente des avantages économiques considérables, notamment du point de vue encombrement et productivité des installations. Cependant, par rapport aux trains semi-continus, le principal problème posé par cette technique est le réglage correct des débits de métal en sortie de chacune des cages. En effet, si une cage amont débite trop, le métal s'accumule entre les cages et le produit est soumis à une compression néfaste qui provoque des défauts de surface, tels que des criques, et une mauvaise géométrie de l'ébauche. Par contre, si une cage amont ne débite pas assez, la cage suivante risque d'exercer sur le produit une traction excessive, entraînant une striction de ce dernier et même, à l'extrême, sa rupture. Il est donc essentiel de pouvoir déterminer en continu l'état du produit et, dès qu'une tension, traction ou compression, est détectée, d'agir sur les réglages des cages de manière à ramener le produit Gans les conditions optimales de laminage.
- Pour les produits chauds peu épais, le contrôle de la tension entre cages est bien résolu par la méthode dite du « bouclage » qui consiste à courber le produit sous forme de boucle entre les cages et à réguler les vitesses de ces dernières de manière à maintenir constante la longueur de la boucle.
- Dans le cas du laminage à froid, la traction entre cages peut être mesurée directement, par l'intermédiaire d'un tensiomètre et, d'autre part, le contrôle des débits de métal n'a pas besoin d'être aussi précis car la résistance à la traction est élevée et la bande peut supporter des sollicitations importantes sans que la striction apparaisse.
- Ces techniques ne sont pas transposables aux produits chauds et épais. En effet, la méthode du bouclage nécessiterait une flexion de l'ébauche qui, compte tenu de l'épaisseur du produit, exigerait la mise en couvre de puissances élevées et risquerait de détériorer l'état de surface par appa- rition de criques. D'autre part, les tensions critiques étant extrêmement faibles à chaud (une tension égale à la moitié de la résistance à la déformation suffit pour provoquer des défauts), il faudrait pouvoir mesurer la traction avec une précision extrême, ce qui, dans les conditions du laminage, paraît difficilement envisageable.
- Une solution, consistant à utiliser les indications fournies par les intensités des moteurs des différentes cages, a été proposée pour les produits chauds épais. En effet, lorsqu'il y a traction de l'ébauche par une cage, cela se traduit par une augmentation de l'intensité du moteur correspon- .dant ; alors que l'intensité du moteur de la cage amont diminue, l'effort à fournir étant moins grand. Mais il est bien clair que cette méthode ne peut fournir que des indications imprécises, plus ou moins utilisables, avec l'expérience, par le personnel chargé de la conduite de l'installation et qu'elle n'est pas adaptable à un fonctionnement automatique du train.
- La présente invention se propose de permettre le contrôle du laminage des produits chauds épais, en déterminant de manière indirecte et en réglant en continu la tension du produit. L'invention utilise les relations de bases déjà connues entre les vitesses de rotation des cylindres de travail de cages consécutives et des vitesses d'écoulement du produit en amont et en aval de chaque cage, pendant le laminage. Ces relations sont décrites par exemple dans la revue « Tech- nische Mitteilungen AEG-Telefunken •, vol. 66, n° 6, Juin 1976, page 257. Cependant, elles n'ont 'pas été considérées comme exploitables par les experts en laminage pour réaliser la mesure indirecte et le réglage de la tension des produits, qui ont utilisé des mesures du couple ou du courant de commande des moteurs de cages pour procéder à cette régulation. Il est également connu, par exemple du brevet anglais n° 1.163.069, d'utiliser les informations provenant de la mesure de la vitesse des cylindres et de la vitesse d'écoulement du produit sur une cage du laminoir pour détecter l'apparition du patinage sur cette cage, patinage qui est un effet parasite nuisible, et pour modifier la vitesse afin de supprimer ce patinage.
- A cet effet l'invention a pour objet un procédé de contrôle de la tension exercée sur les produits épais laminés à chaud, en prise entre deux cages successives comprenant des cylindres de travail, procédé selon lequel :
- - on mesure en continu la vitesse V, de défilement du produit entre les cages,
- - on mesure en continu la vitesse linéaire Ve de la surface des cylindres de travail d'une des cages,
- - on calcule, à l'aide des mesures précédentes, la valeur du glissement go pour cette cage,
- - on agit sur la vitesse de rotation des cylindres de travail d'au moins une des cages de manière à maintenir la valeur du glissement voisine d'une valeur de consigne correspondant à un état de traction faible.
- Selon un mode de réalisation préféré de l'invention :
- - on élabore à l'aide des mesures des vitesses un signal correspondant au glissement go par application de la relation go = Vs - Vc, Ve
- - on compare en continu ce glissement à la valeur de consigne,
- - on élabore un signal d'erreur,
- - on modifie la vitesse de rotation d'au moins une des cages de manière à annuler le signal d'erreur.
- Selon une caractéristique particulièrement avantageuse du procédé suivant l'invention, la valeur de consigne choisie est égale à la valeur du glissement en l'absence de traction augmentée de 2 à 5 %.
- Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux de l'invention la vitesse du produit est mesurée par la méthode dite de « corrélation •, connue en soi, qui sera rappelée par la suite.
- Les valeurs des vitesses de rotation des cylindres correspondant, pour un produit, à un laminage sous traction faible, peuvent être utilisées comme valeurs de préréglage pour une ébauche suivante de caractéristiques analogues.
- Comme on le comprend, le procédé selon l'invention est basé sur une détermination indirecte de la traction entre cages, utilisant la mesure du glissement. Par glissement on entend la différence entre la vitesse du produit et la vitesse périphérique du cylindre, ramenée à la vitesse du cylindre. On peut donc ainsi définir un glissement en arrière, si on se réfère à la vitesse du produit à l'entrée de la cage, et un glissement en avant, si l'on considère la vitesse de sortie du produit. Soit, pour une cage, g le glissement en avant et g' le glissement en arrière, on aura donc :
- En l'absence de traction, par exemple lorsque le produit est engagé dans une seule cage, il existe, pour cette dernière, une valeur unique du glissement qui, le frottement étant indépendant de la vitesse en laminage à chaud, ne dépend que des seules conditions géométriques (rayons des cylindres, épaisseurs d'entrée et de sortie...). Ce glissement peut être calculé, assez facilement, pour les produits plats à partir de considérations géométriques, pour d'autres produits épais on peut seulement déterminer une valeur expérimentale dont on sait qu'elle est indépendante de la vitesse de laminage. Par contre, lorsque le produit est soumis à une tension, traction ou compression, notamment lorsque, en prise dans une cage, il entre dans la suivante dont le réglage est incorrect, le glissement varie. Les vitesses de rotation des cylindres sont généralement asservies, elles demeurent donc constantes en dépit de la tension ; par contre la vitesse du produit subit une modification : elle augmente en cas de traction, diminue s'il y a compression.
- Les travaux du demandeur lui ont permis d'établir qu'il était possible d'utiliser les relations déjà connues par elles-mêmes entre les variations du glissement avant pour une cage (ou du glissement arrière pour la suivante) avec la valeur de la tension exercée sur le produit par la cage aval pour mesurer indirectement la tension exercée sur le produit. Il est donc possible, par observation des fluctuations de ce glissement, calculé à partir des mesures simultanées des vitesses du produit et des cylindres, de déterminer les modifications correspondantes de tension. Afin d'obtenir des conditions de traction faible on peut alors agir sur la vitesse de l'une des cages pour la ramener à une valeur proche de la valeur « idéale correspondant à un laminage sans tension.
- L'invention sera de toutes façons bien comprise en se reportant à la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence à la planche de dessin annexée sur laquelle la figure unique schématise deux cages consécutives d'un train dégrossisseur continu.
- On a considéré ici le cas d'un produit plat, mais il est bien évident que cet exemple pourrait être immédiatement transposé à tout produit long laminé à chaud en remplaçant la notion d'épaisseur par celle de section.
- Sur la figure le produit 1 en cours de laminage est représenté au moment où, en prise dans une cage, référencée 2, il va entrer dans la cage suivante 3. Par raison de simplicité, les deux cages ont été schématisées par leurs cylindres de travail uniquement. A l'entrée de la cage 2 l'ébauche a une vitesse Ve, elle en ressort, après réduction d'épaisseur, avec la vitesse Vg. Les cylindres ayant une vitesse linéaire Vc, le glissement avant de la cage 2 est donné par la formule :
- Les vitesses du cylindre et du produit sont mesurées en continu, la première par exemple à l'aide d'une dynamo tachymétrique, pour la seconde tout moyen suffisamment précis peut évidemment être employé, mais le demandeur préconise de préférence le procédé et le dispositif décrits dans le brevet français n° 2 161 757. Cette méthode consiste calculer la vitesse par détection et corrélation de deux signaux aléatoires semblables, décalés dans le temps et liés au produit en déplacement. Deux détecteurs optiques 4 et 5, par exemple des récepteurs photoé- lectriques, sont placés entre les cages, au-dessus du produit, et sont situés à une distance bien définie l'un de l'autre par rapport au sens de défilement du produit laminé. Les signaux émis par les détecteurs 4 et 5 sont envoyés dans un corrélateur à retard asservi : ce dernier, ne faisant pas partie de l'invention, n'a pas été représenté ici et, pour plus de détails sur cet appareil on pourra se reporter au brevet précité. Pour déterminer la valeur initiale du retard on utilise les signaux fournis par le passage devant les détec- .aurs de la tête du produit, donc la vitesse moyenne de défilement de la tête du produit. Cette méthode permet ainsi de connaître, à chaque instant, la vitesse réelle de l'ébauche avec une grande précision.
- Les signaux correspondant aux vitesses des cylindres et du produit sont envoyés dans un dispositif permettant de calculer la valeur du glissement. Cette valeur est comparée en continu à une valeur de consigne égale, dans l'exemple considéré, à la valeur du glissement sans traction augmentée de 3 %. Lorsque la valeur réelle du glissement devient inférieure ou supérieure à la valeur de consigne le comparateur élabore un signal d'erreur. Ce dernier est transmis à l'ordinateur de commande de la conduite du laminoir qui déclenche immédiatement une action sur la vitesse des cages, de manière à ramener à zéro le signal d'erreur. Cette modification peut être effectuée sur la cage 2, sur la cage 3 ou sur les deux simultanément. Ainsi, notamment, lorsque l'on détecte une traction de la cage 3 sur le produit 1 on peut augmenter la vitesse de la cage 2 jusqu'à annulation du signal d'erreur.
- Généralement on lamine des séries assez longues d'ébauches de caractéristiques voisines ; les valeurs des vitesses de rotation déterminées au cours du laminage de la première ébauche à l'aide du procédé selon l'invention peuvent être utilisées comme valeurs de préréglage avant l'engagement des suivantes.
- Dans l'exemple qui vient d'être décrit on a considéré seulement le glissement avant de la cage amont, mais il est bien entendu que l'on aurait pu également utiliser le glissement en arrière de la cage aval.
- Le procédé selon l'invention peut très bien être mis en oeuvre sur un laminoir commandé manuellement, les informations recueillies étant alors exploitées directement et les actions correctrices effectuées par le personnel chargé de la conduite des opérations. Cependant, son application aux trains partiellement ou totalement automatisés présente un intérêt encore plus grand : le signal d'erreur devient alors l'un des paramètres de contrôle de la régulation de vitesse des cages. Lorsque le laminage, entièrement automatisé, est conduit à l'aide de modèles il est même possible de prendre en considération des fluctuations de glissement causées non par des variations de traction, mais liées notamment à l'évolution de l'épaisseur d'entrée ou de la force de laminage, afin d'éviter des corrections inutiles voire erronées.
- Actuellement, dans les trains à chaud pour le laminage de produits épais, ces derniers sont rarement en prise dans plus de deux cages à la fois. Cependant l'application du procédé selon l'invention n'est pas limitée aux cages tandem simples, mais peut facilement être généralisée à trois puis à un nombre quelconque de cages où le produit est en prise simultanément. Une première approximation, généralement suffisante, consiste à considérer les cages comme indépendantes deux à deux. Ainsi, dans le cas de trois cages, lorsque la dernière a été mal préréglée, il apparaît à l'engagement du produit une variation du glissement entre les deux premières cages et une valeur différente de la consigne entre les deux dernières. On obtient alors un résultat satisfaisant en considérant les deux dernières cages comme isolées de la première et en modifiant seulement la vitesse de rotation de la troisième pour ramener le glissement à la valeur de consigne. Cependant, lorsqu'on dispose de modèles, on peut tenir compte plus rigoureusement du fait que l'écart à la valeur de consigne, lors de l'engagement dans la troisième cage, est en partie imputable à la tension qui s'établit entre les deux premières et qui, par rapport aux mêmes cages isolées, entraîne une modification de la relation tension- glissement.
- Dans tous les cas, le procédé selon l'invention, permettant de détecter une traction ou une compression dès son apparition et d'entreprendre une action correctrice immédiate, réduit de façon appréciable le nombre d'ébauches rebutées à cause de leur mauvaise géométrie et présente, par conséquent, un intérêt économique certain.
Claims (4)
1. Procédé de contrôle de la tension exercée sur les produits épais laminés à chaud, en prise entre deux cages successives comprenant des cylindres de travail, procédé caractérisé en ce que
- on mesure en continu la vitesse Vs de défilement du produit entre les cages,
- on mesure en continu la vitesse linéaire Vc de la surface des cylindres de travail d'une des cages,
- on calcule, à l'aide des mesures précédentes, la valeur du glissement go pour cette cage,
- on agit sur la vitesse de rotation des cylindres de travail d'au moins une des deux cages de manière à maintenir la valeur du glissement voisine d'une valeur de consigne correspondant à un état de traction faible.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que :
- on élabore, à l'aide des mesures des vitesses un signal correspondant au glissement go par application de la relation go = Vs - Vc, Vc
- on compare en continu ce glissement à la valeur de consigne,
- on élabore un signal d'erreur,
- on modifie la vitesse de rotation d'au moins une des cages de manière à annuler le signal d'erreur.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la valeur de consigne est égale à la valeur du glissement en l'absence de tension augmentée de 2 à 5 %.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la vitesse de défilement du produit est mesurée par détection et corrélation de deux signaux aléatoires semblables décalés dans le temps et liés au produit, la corrélation étant effectuée par un corrélateur à retard asservi, la valeur initiale dudit retard correspondant à la vitesse moyenne de passage de la tête du produit devant les détecteurs.
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