EP0466570B1 - Procédé de laminage réversible - Google Patents

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EP0466570B1
EP0466570B1 EP19910401892 EP91401892A EP0466570B1 EP 0466570 B1 EP0466570 B1 EP 0466570B1 EP 19910401892 EP19910401892 EP 19910401892 EP 91401892 A EP91401892 A EP 91401892A EP 0466570 B1 EP0466570 B1 EP 0466570B1
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EP
European Patent Office
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thickness
product
rolling
pass
reduction
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP19910401892
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German (de)
English (en)
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EP0466570A1 (fr
Inventor
Michel Morel
Andrzej Farnik
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Clecim SAS
Original Assignee
Clecim SAS
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Filing date
Publication date
Family has litigation
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Application filed by Clecim SAS filed Critical Clecim SAS
Publication of EP0466570A1 publication Critical patent/EP0466570A1/fr
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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
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/24—Automatic variation of thickness according to a predetermined programme
    • B21B37/26—Automatic variation of thickness according to a predetermined programme for obtaining one strip having successive lengths of different constant thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/02—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling heavy work, e.g. ingots, slabs, blooms, or billets, in which the cross-sectional form is unimportant ; Rolling combined with forging or pressing
    • B21B1/06—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling heavy work, e.g. ingots, slabs, blooms, or billets, in which the cross-sectional form is unimportant ; Rolling combined with forging or pressing in a non-continuous process, e.g. triplet mill, reversing mill
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2265/00—Forming parameters
    • B21B2265/12—Rolling load or rolling pressure; roll force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B2273/00—Path parameters
    • B21B2273/12—End of product
    • B21B2273/14—Front end or leading end
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2275/00—Mill drive parameters
    • B21B2275/10—Motor power; motor current

Definitions

  • the invention relates to a method of rolling a flat product in a reversible rolling mill.
  • the invention applies in particular to the hot rolling of aluminum but can also be used for other non-ferrous metals and, even, under certain conditions, for ferrous metals such as steel.
  • hot rolling can advantageously be carried out reversibly in a rolling mill comprising a single cage associated with means for controlling the passage of the laminated product, alternately in one direction then in the other.
  • the rolling mill comprises, in a quarto arrangement, two working rolls associated with two support rolls. Intermediate cyclinders can also be interposed between the support cylinders and the working cylinders in a so-called sexto assembly.
  • the set of cylinders is placed between the two uprights of a rigid cage.
  • Each cylinder is carried by two chocks slidably mounted in windows provided on the two uprights of the cage and a clamping force is applied between the two support cylinders which determines the rolling of the product, for example by means of two jacks mounted on the cage and bearing, respectively, on the two chocks of a support cylinder, the other being blocked.
  • the means for controlling the passage of the product between the working rolls, alternately in one direction and then in the other, may consist, for example, of two roller tables placed on either side of the cage. Before rolling, the product is reheated in an oven placed next to the cage.
  • Such reversible rolling mills can be used, for example, as trimmers in a band train or in sheet metal from aluminum or steel.
  • the rolling is carried out from a blank such as a bloom or a slab having a significant thickness.
  • a blank such as a bloom or a slab having a significant thickness.
  • This can, for example, be 600 mm in the case of aluminum and 250 mm in the case of steel.
  • rolling is carried out by successive passes in one direction and then in the other, performing, with each pass, a reduction in thickness, the relative importance of which depends on the characteristics of the product such as the material of the metal. , its temperature and its thickness.
  • the product has, at the entry of the cage, a thickness greater than the spacing of the working rolls which therefore tend to crush it by producing a certain reduction in thickness .
  • the metal is thus applied to a circular sector of each cylinder lying between two horizontal planes corresponding to the external face of the product respectively at the inlet and at the outlet of the rolling mill.
  • the pinching of the product between the two cylinders determines its progress, at least one of the cylinders being driven in rotation. A certain pinching of the product is necessary to allow its training.
  • the value of the angle of attack is therefore a function of the diameter of the cylinder and of the reduction in thickness produced, that is to say of the difference between the thickness of the product before it enters the rolling mill and the width of the air gap existing between the two working rolls.
  • the drive is carried out without difficulty insofar as the reduction in thickness is compatible with the torque and the force that can be exerted on the cylinders.
  • the friction is exerted only on the two lateral edges which come into contact respectively with the two cylinders and it is understood that the engagement cannot occur if the angle A is too important.
  • This rolling process is therefore carried out only for the dangerous passes, which are identified by a regulation system associated with the rolling mill and establishing, with each pass, a coefficient involving the input thickness, the radius of the rolls and the rate of reduction planned.
  • the object of the invention is to remedy as far as possible all of these drawbacks by means of a new process which makes it possible, with each pass, to achieve the optimal thickness reduction, while avoiding impact shocks and refusals of engagement. .
  • the invention therefore relates to a method of rolling a flat product in a reversible rolling mill in which a product with a gross thickness is subjected to a progressive reduction in thickness by successive rolling passes between two working rolls with parallel axes associated with a spacing adjustment system controlling, with each pass, a tightening of the rolls corresponding to a determined reduction in thickness, process in which, at least for certain passes, we first order the engagement of the product between the cylinders, then the tightening of the latter until the spacing corresponding to the desired thickness reduction.
  • the regulation system determines before each pass, the optimal thickness reduction compatible with the capacity of the rolling mill while avoiding refusal of engagement and the corresponding tightening of the rolls is carried out in two stages from the first pass. rolling from the gross thickness and on all the following passes to a pass for which the thickness reached no longer risks determining a refusal of engagement, the regulation system determining, for each of said passes first a first tightening of the cylinders up to a first spacing calculated in advance according to the thickness and the state of the end of the product coming from the previous pass, so as to determine, on the one hand, a sufficient nipping for product entrainment and, on the other hand, a sufficiently reduced angle of attack to avoid a refusal of engagement, then a second tightening of the cylinders until a cond spacing corresponding to the maximum possible thickness reduction compatible with the capacity of the rolling mill, taking into account the variation in thickness of the product during the pass considered.
  • the regulation system is associated with a mathematical model programmed so as to calculate in advance, before each pass, said first and second spacing of the rolls, depending on the operations already carried out and the possible rolling force and power, taking into account the mechanical and dimensional characteristics of the rolling mill and the product, the nature of the rolled metal, the foreseeable state of the product and the number of passes previously made.
  • the thickness reduction is thus continued in two stages for each pass, as long as the thickness at the end of a pass risks determining a refusal of engagement for a reduction in the spacing of the working rolls on the next pass compatible with the rolling power and the rolling is then terminated in a normal manner.
  • Figure 1 shows schematically, in elevation, a quarto rolling mill.
  • Figure 2 shows the rolling process during the first pass, in two successive diagrams 2a, 2b.
  • Figure 3 shows the rolling process during the second pass, in two successive diagrams 3a, 3b.
  • Figure 4 shows the process during a pass P n .
  • Figure 5 is a flow diagram of the regulatory process.
  • FIG 1 there is shown schematically a conventional quarto type rolling mill comprising a cage 1 consisting of two spaced apart uprights 11 provided with windows 13 and between which are placed four cylinders, respectively two working cylinders 2 and 2 'and two cylinders d 'support 3 and 3'.
  • Each cylinder is carried at its ends by bearings mounted in chocks, respectively 21, 21 ′, 31, 31 ′, which slide along vertical guide faces 12 formed along the windows 13.
  • the chocks 21, 21 ′, working cylinders 2, 2 ′ are guided along the lateral faces of two hydraulic blocks 14, 14 ′, fixed on the faces 12, 12 ′, of each window 13 and in which are housed jacks making it possible to exert on the chocks 21, 21 ′, efforts of bending of the working rolls 2, 2 ′.
  • the cage is provided, on the other hand, with cylinder clamping means capable of clamping under load, for example hydraulic cylinders 4, which bear on each side on the chocks 31 of the support cylinder 3, the chocks 31 ′ of the other support cylinder 3 ′ resting on fixed stops.
  • the jacks 4 thus exert, in the vertical plane P passing through the axes of the cylinders, a clamping force which determines a bringing together of the two working cylinders 2, 2 ′.
  • the rolling technique which has been used since the beginnings of the steel industry, has been continuously improved, but particularly in recent years.
  • this technique is suitable for different working conditions, in particular the nature of the metal and the dimensions of the product to be laminated, in particular the thickness that one wishes to obtain.
  • the arrangement which has just been described is found in most rolling mills which can differ in the number and dimensions of the rolls as well as in the various ancillary devices.
  • the invention applies especially to a hot rolling mill of the reversible type used for the operation called "roughing".
  • a hot rolling mill of the reversible type used for the operation called "roughing".
  • the product 5 passes between the working rolls 2, 2 ′, alternately in one direction then in the other, that is to say with reference to FIG. 1, from left to right then from right to left and so on, the thickness reduction being carried out gradually by successive passes.
  • the cage 1 can be placed between two roller tables of the conventional type and which have therefore not been shown in the drawing.
  • the operation of the entire rolling mill and of the related devices is controlled and controlled by a regulation system 6 associated with a computer 60, which performs an automatic adjustment of the thickness of the product during rolling while taking account for all the mechanical and dimensional characteristics of the rolling mill.
  • FIG. 1 only shows, by way of example, an installation of this type equipped with a regulation system 6, 60, making it possible to adjust the hydraulic flow rate of supply to the jack at its inlet 41 according to the indications given by a measuring device 61 which is associated with the chock 31 of the support cylinder 3 and makes it possible to measure the position of the axis of the cylinder cylinder 3, and the assembly thus constitutes a digital loop for regulating the clamping position as a function of a spacing of the cylinders displayed on the input 62 of the regulation system 6.
  • the automatic regulation system 6 is associated, in addition, with a mathematical model 63 programmed so as to adjust the clamping force applied to the support cylinders as a function of the dimensions of the product, as well as the nature and condition of the metal, to effect an optimal thickness reduction corresponding to the possibilities of the rolling mill.
  • Figure 2 schematically illustrates the rolling process during the first pass P, called start.
  • FIG. 2a to the left of Figure 2, there is shown the end 50 of product 5 which comes into contact with the working rolls 2, 2 ′.
  • the product 5 has a gross thickness e0 and the air gap, limited by the generators 20, 20 ′, of the cylinders 2, 2 ′, lying in the clamping plane, has a width e1.
  • the mathematical model 63 associated with the regulation system 6 is programmed so as to calculate, with each pass, the maximum possible thickness reduction compatible with the available power and the possible effort, taking into account, on the one hand, the characteristics of the rolling mill which determine its working capacity and its possible deformations and, on the other hand, the physical and dimensional characteristics of the product.
  • the effort to be exerted to determine a certain reduction in thickness depends on the nature of the metal and its thickness, but also on its temperature which rises during rolling. Thanks to its self-adaptation, the mathematical model 63 can predict, for each pass and according to the operations already carried out, the state of the metal and the maximum thickness reduction possible without risk of excessive stress on the rolling mill.
  • the model 63 can therefore also provide, according to the passes, the spacing of the cylinders determining a sufficient pinch for the entrainment of the product without risk of refusal of engagement.
  • the mathematical model 63 displays on input 62 of the regulator 6, first of all, the first clamping position setpoint making it possible to guarantee good engagement of the strip, taking into account the diameter of the cylinders and, then, during the pass, the thickness setpoint making it possible to obtain the optimal reduction calculated previously.
  • the mathematical model 63 is associated with the computer 60 which has in memory all the characteristics of the rolling mill 1 which must be taken into account to determine the reduction in thickness.
  • an initialization step 1 Before starting the rolling of a determined product, in an initialization step 1, all the specific parameters of the product to be laminated, corresponding, in particular, to the nature of the metal, are displayed on an input 64 of the mathematical model 63 the initial dimensions, the target dimensions and the temperature measured before the operation.
  • the mathematical model 63 determines, on the one hand, the maximum possible thickness reduction allowing, from the gross thickness e0, to obtain an optimal thickness e2 and, on the other hand, the spacing e1 of the cylinders which guarantees good engagement of the product 5, taking into account the gross thickness e0 and the diameters d of the cylinders 2, as well as the lubrication conditions.
  • This engagement is carried out at reduced speed with pinching of the product 5, the thickness of which is reduced to e1 between the cylinders 2, 2 ′.
  • the regulating device 6 controls the tightening of the rolls up to the spacing e2 calculated previously and then the transition to rolling speed.
  • the product On leaving the rolling mill, the product therefore has, over most of its length and up to its downstream end 54, a thickness e2, excluding the head 50 which has a greater thickness e1.
  • the first start pass P1 which, as indicated by an arrow in Figure 2, was carried out from left to right, is then completed, product 5 being located to the right of cylinders 2 and 2 ′.
  • the second rolling pass P2 is then carried out according to the process indicated in FIG. 3, that is to say from right to left.
  • the mathematical model 63 firstly determines, in a step 3, the optimal thickness e4 that can be obtained, which corresponds to the maximum reduction in thickness possible compatible with the capacities of the rolling mill, taking into account since the tail of the product is thicker, the reduction to be made is equal to e1 - e4. Then, in a step 4, the mathematical model determines the spacing e3 which it is necessary to give to the cylinders to allow the introduction of the product without refusal of engagement, taking into account the thickness of the product and its temperature predictable at this time.
  • the product 5 then engages between the cylinders 2 and 2 ′, taking the thickness e3. As soon as the engagement is ensured, the regulation system 6 controls the tightening of the rolls at the spacing e4 and the transition to rolling speed.
  • the rolled product at the end of this second pass P2 therefore has a thickness e4 on most of its length 56 and a head 55 of thickness e3.
  • the process described above for the second pass P2 can therefore be repeated on each pass until the ratio between the diameter d of the working rolls which remains substantially fixed and the thickness of the product which decreases with each pass is such that, by immediately carrying out the maximum thickness reduction compatible with the rolling power, there is no risk of a refusal of engagement.
  • the target thickness being (e) it is possible to define in advance the thickness e + x from which the refusal of engagement is no longer to be feared.
  • the thickness reached e 2n is compared with the parameter e + x and, as soon as it becomes less than this parameter, the process described above is stopped and the rolling continues normally, in a step 7, until the desired thickness (e) is obtained.
  • the invention is not limited to the details of the embodiment which has just been described by way of simple example and which could give rise to variants.
  • the system has been described in the context of a quarto rolling mill, but it is applicable in the same way to a duo or a sexto or to any other type of rolling mill.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

  • L'invention a pour objet un procédé de laminage d'un produit plat dans un laminoir réversible. L'invention s'applique en particulier au laminage à chaud de l'aluminium mais est utilisable également pour les autres métaux non ferreux et, même, dans certaines conditions, pour des métaux ferreux tels que l'acier.
  • On sait que le laminage à chaud peut s'effectuer avantageusement de façon réversible dans un laminoir comprenant une cage unique associée à des moyens de commande du passage du produit laminer, alternativement dans un sens puis dans l'autre.
  • D'une façon générale, le laminoir comprend, dans un montage quarto, deux cylindres de travail associés à deux cylindres d'appui. Des cyclindres intermédiaires peuvent être interposés également entre les cylindres d'appui et les cylindres de travail dans un montage dit en sexto. L'ensemble des cylindres est placé entre les deux montants d'une cage rigide. Chaque cylindre est porté par deux empoises montées coulissantes dans des fenêtres ménagées sur les deux montants de la cage et l'on applique entre les deux cylindres d'appui un effort de serrage qui détermine le laminage du produit, par exemple au moyen de deux vérins montés sur la cage et prenant appui, respectivement, sur les deux empoises d'un cylindre d'appui, l'autre étant bloqué.
  • Les moyens de commande du passage du produit entre les cylindres de travail, alternativement dans un sens puis dans l'autre, peuvent être constitués, par exemple, de deux tables à rouleaux placées de part et d'autre de la cage. Avant le laminage, le produit est réchauffé dans un four placé à côté de la cage.
  • De tels laminoirs réversibles peuvent être utilisés, par exemple, comme dégrossisseurs dans un train à bande ou bien dans des tôleries d'aluminium ou d'acier.
  • Le laminage s'effectue à partir d'une pièce brute telle qu'un bloom ou une brame ayant une épaisseur importante. Celle-ci peut, par exemple, être de 600 mm dans le cas de l'aluminium et de 250 mm dans le cas de l'acier.
  • Dans ce type de laminoir, le laminage s'effectue par passes successives dans un sens puis dans l'autre en effectuant, à chaque passe, une réduction d'épaisseur dont l'importance relative dépend des caractéristiques du produit telles que la matière du métal, sa température et son épaisseur.
  • D'une façon générale, dans un processus de laminage, le produit possède, à l'entrée de la cage, une épaisseur supérieure à l'écartement des cylindres de travail qui tendent donc à l'écraser en produisant une certaine réduction d'épaisseur. Le métal est ainsi appliqué sur un secteur circulaire de chaque cylindre compris entre deux plans horizontaux correspondant à la face extérieure du produit respectivement à l'entrée et à la sortie du laminoir. Le pincement du produit entre les deux cylindres détermine son avancement, l'un au moins des cylindres étant entraîné en rotation. Un certain pincement du produit est nécessaire pour permettre son entraînement.
  • On peut définir, à l'entrée du laminoir, un angle d'attaque A correspondant au dièdre limité par la face extérieure du produit et le plan tangent au cylindre du niveau où ce dernier vient en contact avec le produit. La valeur de l'angle d'attaque est donc fonction du diamètre du cylindre et de la réduction d'épaisseur produite, c'est-à-dire de la différence entre l'épaisseur du produit avant son entrée dans le laminoir et la largeur de l'entrefer existant entre les deux cylindres de travail.
  • En cours de laminage, grâce aux frottements qui s'exercent entre les cylindres de travail et le produit sur la surface des deux secteurs cylindriques, l'entraînement s'effectue sans difficulté dans la mesure où la réduction d'épaisseur est compatible avec le couple et l'effort que l'on peut exercer sur les cylindres. En revanche, au moment de l'engagement du produit, les frottements s'exercent uniquement sur les deux bords latéraux qui viennent en contact respectivement avec les deux cylindres et l'on conçoit que l'engagement ne peut pas se produire si l'angle d'attaque A est trop important.
  • Compte tenu des conditions de lubrification, du diamètre des cylindres de travail qui doit rester assez réduit et de leur état de surface, on est donc obligé de limiter la réduction d'épaisseur produite à chaque passe pour éviter un "refus d'engagement".
  • Par ailleurs, pour éviter des chocs, la vitesse de rotation des cylindres est diminuée au moment de l'introduction du produit puis accélérée, après l'engagement, pour venir à la vitesse de laminage normale. Il en résulte une augmentation brutale des charges dynamiques et du couple qui peut entraîner des échauffements et même des ruptures de mécanisme en raison des inerties.
  • D'autre part, lors du laminage de certains métaux et en particulier de l'aluminium, il peut se produire un défaut appelé "alligator", qui se traduit par une fente médiane à la tête de la brame. Le document US-A-4.608.850, qui divulgue la combinaison de caractéristiques selon le preambule de la revendication 1 explique que ce défaut peut apparaître lorsqu'il existe une certaine combinaison entre le taux de réduction et l'épaisseur d'entrée dans le laminoir et, pour éviter ce défaut, il propose de laisser d'abord la tête de la brame s'engager entre les cylindres de travail et de commander seulement ensuite le resserrement des cylindres jusqu'à la réduction d'épaisseur prévue, la tête de la brame, ainsi élargie, n'étant pas soumise au défaut d'alligator.
  • Ce processus de laminage est donc réalisé seulement pour les passes dangereuses, qui sont repérées par un système de régulation associé au laminoir et établissant, à chaque passe, un coefficient faisant intervenir l'épaisseur d'entrée, le rayon des cylindres et le taux de réduction prévu.
  • Cependant, ce taux de réduction est constant et doit donc être prévu, comme habituellement, pour éviter les refus d'engagement, le nombre total de passes n'étant pas modifié.
  • Or, généralement, la réduction d'épaisseur ainsi limitée pour des raisons géométriques est inférieure à celle que l'on aurait pu théoriquement réaliser compte tenu de la puissance de laminage disponible et il en résulte une augmentation du nombre de passes nécessaires, et, par conséquent, une diminution de la productivité du laminoir.
  • L'invention a pour objet de rémédier autant que possible à l'ensemble de ces inconvénients grâce à un nouveau procédé qui permet, à chaque passe, de réaliser la réduction d'épaisseur optimale, tout en évitant les chocs et les refus d'engagement.
  • L'invention concerne donc un procédé de laminage d'un produit plat dans un laminoir reversible dans lequel un produit ayant une épaisseur brute est soumis à une réduction d'épaisseur progressive par passes successives de laminage entre deux cylindres de travail à axes parallèles associés à un système de réglage de l'écartement commandant, à chaque passe, un resserrement des cylindres correspondant à une réduction d'épaisseur déterminée, procédé dans lequel, au moins pour certaines passes, on commande d'abord l'engagement du produit entre les cylindres, puis le resserrement de ces derniers jusqu'à l'écartement correspondant à la réduction d'épaisseur souhaitée.
  • Conformément à l'invention, le système de régulation détermine avant chaque passe, la réduction d'épaisseur optimale compatible avec la capacité du laminoir tout en évitant le refus d'engagement et le resserrement correspondant des cylindres est effectué en deux étapes dès la première passe de laminage à partir de l'épaisseur brute et sur toutes les passes suivantes jusqu'à une passe pour laquelle l'épaisseur atteinte ne risque plus de déterminer un refus d'engagement, le système de régulation déterminant, pour chacune desdites passes d'abord un premier resserrement des cylindres jusqu'à un premier écartement calculé à l'avance en fonction de l'épaisseur et de l'état de l'extrémité du produit venant de la passe précédente, de façon à déterminer, d'une part, un pincement suffisant pour l'entraînement du produit et, d'autre part, un angle d'attaque assez réduit pour éviter un refus d'engagement, puis un second resserrement des cylindres jusqu'à un second écartement correspondant à la réduction d'épaisseur maximale possible compatible avec la capacité du laminoir, en tenant compte de la variation d'épaisseur du produit lors de la passe considérée.
  • Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, le système de régulation est associé à un modèle mathématique programmé de façon à calculer à l'avance, avant chaque passe, lesdits premier et second écartements des cylindres, en fonction des opérations déjà réalisées et de l'effort et de la puissance de laminage possibles, compte tenu des caractéristiques mécaniques et dimensionnelles du laminoir et du produit, de la nature du métal laminé, de l'état prévisible du produit et du nombre de passes précédemment effectuées.
  • On poursuit ainsi la réduction d'épaisseur en deux étapes pour chaque passe, tant que l'épaisseur à la fin d'une passe risque de déterminer un refus d'engagement pour une diminution de l'écartement des cylindres de travail à la passe suivante compatible avec la puissance de laminage et l'on termine ensuite le laminage de façon normale.
  • L'invention sera mieux comprise par la description suivante d'un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés.
  • La Figure 1 montre schématiquement, en élévation, un laminoir quarto.
  • La Figure 2 montre le processus de laminage au cours de la première passe, en deux schémas successifs 2a, 2b.
  • La Figure 3 montre le processus de laminage au cours de la deuxième passe, en deux schémas successifs 3a, 3b.
  • La Figure 4 montre le processus au cours d'une passe Pn.
  • La Figure 5 est un organigramme du processus de régulation.
  • Sur la Figure 1, on a représenté schématiquement un laminoir classique de type quarto comprenant une cage 1 constituée de deux montants écartés 11 munis de fenêtres 13 et entre lesquels sont placés quatre cylindres, respectivement deux cylindres de travail 2 et 2' et deux cylindres d'appui 3 et 3'. Chaque cylindre est porté à ses extrémités par des paliers montés dans des empoises, respectivement 21, 21′, 31, 31′, qui coulissent le long de faces de guidage verticales 12 ménagées le long des fenêtres 13. De façon bien connue, les empoises 21, 21′, des cylindres de travail 2, 2′, sont guidées le long des faces latérales de deux blocs hydrauliques 14, 14′, fixés sur les faces 12, 12′, de chaque fenêtre 13 et dans lesquelles sont logés des vérins permettant d'exercer sur les empoises 21, 21′, des efforts de cintrage des cylindres de travail 2, 2′.
  • La cage est munie, d'autre part, de moyens de serrage des cylindres capables de serrer en charge, par exemple des vérins hydrauliques 4, qui prennent appui de chaque côté sur les empoises 31 du cylindre d'appui 3, les empoises 31′ de l'autre cylindre d'appui 3′ s'appuyant sur des butées fixes. Les vérins 4 exercent ainsi, dans le plan vertical P passant par les axes des cylindres,un effort de serrage qui détermine un rapprochement des deux cylindres de travail 2, 2′.
  • La technique du laminage, qui est utilisée depuis les débuts de la sidérurgie, a été continuellement perfectionnée, mais particulièrement au cours de ces dernières années. Bien entendu, cette technique est adaptée aux différentes conditions de travail, notamment la nature du métal et les dimensions du produit à laminer, en particulier l'épaisseur que l'on souhaite obtenir. Mais la disposition que l'on vient de décrire se retrouve dans la plupart des laminoirs qui peuvent différer par le nombre et les dimensions des cylindres ainsi que par les divers dispositifs annexes.
  • Par exemple, pour assurer une bonne planéité du produit laminé en évitant des défauts qui résultent de la déformation des cylindres et d'une répartition non homogène des contraintes, on peut utiliser diverses dispositions telles que le cintrage des cylindres, déjà mentionné, ou le réglage du profil des cylindres d'appui.
  • Comme on l'a indiqué, l'invention s'applique spécialement à un laminoir à chaud du type réversible utilisé pour l'opération dite "dégrossissage". Dans un tel laminoir, le produit 5 défile entre les cylindres de travail 2, 2′, alternativement dans un sens puis dans l'autre, c'est-à-dire en se référant à la Figure 1, de gauche à droite puis de droite à gauche et ainsi de suite, la réduction d'épaisseur s'effectuant progressivement par passes successives. A cet effet, la cage 1 peut être placée entre deux tables à rouleaux de type classique et qui n'ont donc pas été représentées sur le dessin.
  • D'une façon générale, le fonctionnement de l'ensemble du laminoir et des dispositifs connexes est commandé et contrôlé par un système de régulation 6 associé à un calculateur 60, qui effectue un réglage automatique d'épaisseur du produit en cours de laminage en tenant compte de toutes les caractéristiques mécaniques et dimensionnelles du laminoir.
  • Le système de régulation 6 utilise des moyens connus et qui n'ont pas lieu d'être décrits en détail. C'est pourquoi la Figure 1 montre seulement, à titre d'exemple, une installation de ce type équipée d'un système de régulation 6, 60, permettant de régler le débit hydraulique d'alimentation du vérin à son entrée 41 en fonction des indications données par un dispositif de mesure 61 qui est associé à l'empoise 31 du cylindre d'appui 3 et permet de mesurer la position de l'axe du cylindre cylindre 3, et l'ensemble constitue ainsi une boucle numérique de régulation de position du serrage en fonction d'un écartement des cylindres affiché sur l'entrée 62 du système de régulation 6.
  • Dans le cas présent, le système 6 de régulation automatique est associé, en outre, à un modèle mathématique 63 programmé de façon à régler l'effort de serrage appliqué sur les cylindres d'appui en fonction des dimensions du produit, ainsi que de la nature et de l'état du métal, pour effectuer une réduction d'épaisseur optimale correspondant aux possibilités du laminoir.
  • La Figure 2 illustre schématiquement le processus de laminage au cours de la première passe P, dite de démarrage.
  • Bien entendu, les réductions d'épaisseur sont exagérées pour faciliter la compréhension du dessin.
  • Sur le schéma 2a, à gauche de la Figure 2, on a représenté l'extrémité 50 du produit 5 qui arrive au contact des cylindres de travail 2, 2′. Le produit 5 a une épaisseur brute e₀ et l'entrefer, limité par les génératrices 20, 20′, des cylindres 2, 2′, se trouvant dans le plan de serrage, a une largeur e₁. On a représenté également l'angle d'attaque A₁ qui correspond au dièdre compris entre chaque face latérale 51 du produit 5 et le plan tangent T au point de contact de l'arête 52 avec le cylindre 2. On voit que la valeur de l'angle d'attaque A₁ est fonction du rapport entre le diamètre d du cylindre et la flèche a qui est égale à la moitié de la réduction d'épaisseur r₁ = e₀ - e₁.
  • Le modèle mathématique 63 associé au système de régulation 6 est programmé de façon à calculer, à chaque passe, la réduction d'épaisseur maximale possible compatible avec la puissance disponible et l'effort possible, en tenant compte, d'une part, des caractéristiques du laminoir qui déterminent sa capacité de travail et ses déformations éventuelles et, d'autre part, des caractéristiques physiques et dimensionnelles du produit.
  • En effet, l'effort à exercer pour déterminer une certaine réduction d'épaisseur dépend de la nature du métal et de son épaisseur, mais aussi de sa température qui s'élève au cours du laminage. Grâce à son auto-adaptation, le modèle mathématique 63 pourra prévoir, pour chaque passe et en fonction des opérations déjà effectuées, l'état du métal et la réduction maximale d'épaisseur possible sans risque de sollicitation excessive du laminoir.
  • En outre, le risque de refus d'engagement dépend de l'épaisseur du métal, de son état et des conditions de lubrification. Le modèle 63 pourra donc aussi prévoir, selon les passes, l'écartement des cylindres déterminant un pincement suffisant pour l'entraînement du produit sans risque de refus d'engagement.
  • Pour effectuer automatiquement le réglage de l'écartement des cylindres et de l'effort de serrage au cours de chaque passe, le modèle mathématique 63 affiche sur l'entrée 62 du régulateur 6, tout d'abord, la première consigne de position de serrage permettant de garantir un bon engagement de la bande, compte tenu du diamètre des cylindres et, ensuite, au cours de la passe, la consigne d'épaisseur permettant d'obtenir la réduction optimale calculée précédemment.
  • Sur la Figure 5, on a représenté schématiquement un organigramme du processus de régulation.
  • Le modèle mathématique 63 est associé au calculateur 60 qui possède en mémoire toutes les caractéristiques du laminoir 1 dont il faut tenir compte pour déterminer la réduction d'épaisseur.
  • Avant de commencer le laminage d'un produit déterminé, dans une étape d'initialisation 1, on affiche sur une entrée 64 du modèle mathématique 63, tous les paramètres spécifiques du produit à laminer, et correspondant, notamment, à la nature du métal, les dimensions de départ, les dimensions visées et la température mesurée avant l'opération.
  • Le produit est alors introduit dans le laminoir. Dans une étape 2, le modèle mathématique 63 détermine, d'une part, la réduction d'épaisseur maximale possible permettant, à partir de l'épaisseur brute e₀, d'obtenir une épaisseur optimale e₂ et, d'autre part, l'écartement e₁ des cylindres qui garantit un bon engagement du produit 5, compte tenu de l'épaisseur brute e₀ et des diamètres d des cylindres 2, ainsi que des conditions de lubrification.
  • Cet engagement est effectué à vitesse réduite avec pincement du produit 5 dont l'épaisseur est réduite à e1 entre les cylindres 2, 2′.
  • Dès que le produit est engagé, le dispositif de régulation 6 commande le resserrement des cylindres jusqu'à l'écartement e₂ calculé précédemment puis le passage à la vitesse de laminage.
  • Le laminage se poursuit de façon normale, l'épaisseur e₂ étant régulée par le système 6. A sa sortie du laminoir, le produit présente donc, sur la plus grande partie de sa longueur et jusqu'à son extrémité aval 54, une épaisseur e₂, à l'exclusion de la tête 50 qui présente une épaisseur plus grande e₁.
  • La première passe de démarrage P1 qui, comme indiqué par une flèche sur la Figure 2, s'est effectuée de gauche droite, est alors achevée, le produit 5 se trouvant à droite des cylindres 2 et 2′.
  • On procède alors la deuxième passe de laminage P2 selon le processus indiqué sur la Figure 3, c'est-à-dire de droite à gauche.
  • La partie du produit 5 qui vient maintenant au contact des cylindres 2, 2′, est alors son extrémité 54 d'épaisseur e₂.
  • Comme précédemment, le modèle mathématique 63 détermine tout d'abord, dans une étape 3, l'épaisseur optimale e₄ que l'on peut obtenir, qui correspond à la réduction maximale d'épaisseur possible compatible avec les capacités du laminoir, en tenant compte du fait que, la queue du produit étant plus épaisse, la réduction à effectuer est égale à e₁ - e₄. Ensuite, dans une étape 4, le modèle mathématique détermine l'écartement e₃ qu'il y a lieu de donner aux cylindres pour permettre l'introduction du produit sans refus d'engagement, compte tenu de l'épaisseur du produit et de sa température prévisible à ce moment.
  • Le produit 5 s'engage alors entre les cylindres 2 et 2′ en prenant l'épaisseur e₃. Dès que l'engagement est assuré, le système de régulation 6 commande le resserrement des cylindres à l'écartement e₄ et le passage à la vitesse de laminage.
  • Le produit laminé à la fin de cette deuxième passe P₂ présente donc une épaisseur e₄ sur la plus grande partie 56 de sa longueur et une tête 55 d'épaisseur e₃.
  • On effectue ainsi, à chaque passe Pn, une réduction d'épaisseur en deux étapes.
  • Comme on l'a indiqué, on peut déterminer, par expérience, l'état prévisible du produit, notamment sa température, après un certain nombre de passes et ainsi programmer le modèle mathématique 63 pour qu'il détermine, à chaque passe Pn et en fonction de l'épaisseur e2n-2 atteinte à la passe précédente Pn-1, la réduction maximale d'épaisseur e2n-3 - e2n qu'il pourra effectuer sans dépasser la capacité du laminoir et l'écartement e2n-1 qu'il faudra donner aux cylindres pour éviter un refus d'engagement.
  • Le processus décrit précédemment pour la deuxième passe P₂ pourra donc se reproduire à chaque passe jusqu'à ce que le rapport entre le diamètre d des cylindres de travail qui reste sensiblement fixe et l'épaisseur du produit qui diminue à chaque passe soit tel que, en réalisant immédiatement la réduction d'épaisseur maximale compatible avec la puissance de laminage, on ne risque pas un refus d'engagement.
  • L'épaisseur visée étant (e), on peut définir à l'avance l'épaisseur e+x à partir de laquelle le refus d'engagement n'est plus à craindre. Ainsi, à la fin de chaque passe Pn, dans une étape 6 du processus, l'épaisseur atteinte e2n est comparée au paramètre e+x et, dès qu'elle devient inférieure à ce paramètre, le processus décrit précédemment est arrêté et le laminage se poursuit normalement, dans une étape 7, jusqu'à obtention de l'épaisseur visée (e).
  • On constate que, à chaque passe Pn, la réduction totale d'épaisseur e2n-3 - e2n est supérieure à celle que l'on devait respecter auparavant pour éviter un refus d'engagement. Le nombre total de passes sera ainsi sensiblement diminué.
  • Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre de simple exemple et qui pourrait donner lieu à des variantes. En particulier, on a décrit le système dans le cadre d'un laminoir quarto, mais il est applicable de la même façon à un duo ou à un sexto ou à tout autre type de laminoir.

Claims (2)

  1. Procédé de laminage d'un produit plat (5) dans un laminoir reversible dans lequel un produit (5) ayant une épaisseur brute (e0) est soumis à une réduction d'épaisseur progressive par passes successives de laminage entre deux cylindres de travail (2, 2') à axes parallèles associés à un système (6) de réglage de l'écartement commandant, à chaque passe, un resserrement des cylindres correspondant à une réduction d'épaisseur déterminée, procédé dans lequel, au moins pour certaines passes, on commande d'abord l'engagement du produit entre les cylindres (2, 2') puis le resserrement de ces derniers jusqu'à l'écartement correspondant à la réduction d'épaisseur souhaitée,
       caractérisé par le fait que le système de régulation (6) détermine, avant chaque passe, la réduction d'épaisseur optimale compatible avec la capacité du laminoir tout en évitant le refus d'engagement et que le resserrement correspondant des cylindres (2, 2') est effectué en deux étapes dès la première passe de laminage (P₁), à partir de l'épaisseur brute (e₀) et sur toutes les passes suivantes jusqu'à une passe (Pn) pour laquelle l'épaisseur atteinte (e2n) ne risque plus de déterminer un refus d'engagement, le système de régulation (6) déterminant, pour chacune desdites passes (Pn), d'abord un premier resserrement des cylindres (2, 2') jusqu'à un premier écartement (e2n-1) calculé à l'avance en fonction de l'épaisseur (e2n-2) et de l'état de l'extrémité du produit (5) venant de la passe précédente, de façon à déterminer, d'une part, un pincement suffisant pour l'entraînement du produit (5) et, d'autre part, un angle d'attaque (A) assez réduit pour éviter un refus d'engagement, puis un second resserrement des cylindres (2, 2') jusqu'à un second écartement (e2n) correspondant à la réduction d'épaisseur maximale possible compatible avec la capacité du laminoir, en tenant compte de la variation d'épaisseur du produit lors de la passe considérée.
  2. Procédé de laminage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le système de régulation (6) est associé à un modèle mathématique (63) programmé de façon à calculer à l'avance, avant chaque passe (Pn), lesdits premier et second écartement des cylindres, en fonction des opérations déjà réalisées et de l'effort et de la puissance de laminage possibles, compte tenu des caractéristiques mécaniques et dimensionnelles du laminoir et du produit, de la nature du métal laminé, de l'état prévisible du produit et du nombre de passes précédemment effectuées.
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