EP0841112A1 - Process for casting between cylinders - Google Patents
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- EP0841112A1 EP0841112A1 EP97402589A EP97402589A EP0841112A1 EP 0841112 A1 EP0841112 A1 EP 0841112A1 EP 97402589 A EP97402589 A EP 97402589A EP 97402589 A EP97402589 A EP 97402589A EP 0841112 A1 EP0841112 A1 EP 0841112A1
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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- B22D2/00—Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass
Definitions
- the present invention relates to continuous casting between cylinders of thin metallic products, in particular steel.
- the manufactured product for example a thin strip of steel a few millimeters thick
- the manufactured product is obtained by pouring the molten metal into a casting space defined between two cylinders with parallel axes, cooled and driven in rotation in the opposite direction.
- ferrules On contact with the cold walls of the cylinders, called ferrules, the metal solidifies and the solidified metal skins, driven by the rotation of the cylinders, meet at the neck between the cylinders, to form the said strip, extracted downwards.
- the cast strip must in particular have a section corresponding, in shape and dimensions, to the desired section, the actual section of the strip being a direct function of the space, called the air gap, between the rolls at the level of the neck.
- the present invention aims to solve the problems mentioned above and aims to allow, from the measurement of the cylinder separation force (RSF), the real-time detection of faults, before an amplification of these faults causes irreparable damage, particularly to the cylinders.
- the invention also aims to allow monitoring of the evolution of these defects, in order to be able to offer the operator corrective actions or interruption of the casting according to the severity of said defects.
- the subject of the invention is a process for continuous casting between cylinders of thin metallic product, in particular steel, according to which the force of spacing of the cylinders is continuously measured during casting, and generating a signal representative of the variations in the spacing force (RSF) as a function of time, and acting, in particular as a function of said signal, on the spacing of the cylinders to compensate for the runout of the cylinders,
- this process being characterized in that, in order to detect faults other than the runout of the cylinders, said signal is broken down into different harmonic components, and these said components are compared harmonics with reference harmonics of corresponding rank, the results of said comparison being representative of a fault state of the casting process, and rules of conduct of the casting process are defined as a function of the results of said comparison.
- the inventors have in fact been able to establish, following numerous tests carried out on an industrial scale, that there is a certain relationship between the variations in the signals representative of the spacing force and the appearance of defects during casting.
- the appearance on a cylinder of the defect called the shiny strip is characterized by the presence of a disturbance on the signal of the measured spacing force.
- This disturbance is cyclical and manifests itself at each revolution of the cylinder. It reflects an over-solidification of the product when it passes to the neck and results in variations in the force which are much faster than those which can be generated for example by variations in the thickness of the solidified product.
- the inventors then imagined making a decomposition into harmonics of said signals so as to differentiate in these signals the part which can be attributed to the normal false round and that coming from other causes. They thus verified, by comparison of the harmonic components noted during various flows, that, although the signals representative of the spacing force vary in particular as a function of the runout, even when the latter is compensated by a system of compensation, variations of certain harmonic components corresponded to the appearance of defects during casting. It therefore appeared that an analysis, carried out continuously during the flows, of these harmonic components could make it possible, by comparison with a reference obtained experimentally during flows considered without defects, to detect almost real-time deviations revealing such casting defects, much faster than by known methods.
- the spectrum of the signal representative of the force of spacing of the cylinders and resulting from the only normal runout is characterized by a significant harmonic component of rank 0 (for example 70% of the total amplitude of the signal) and harmonics of higher rank in rapid decay (20% for the harmonic of rank 1, 10% for the harmonic of rank 2).
- rank 0 for example 70% of the total amplitude of the signal
- harmonics of higher rank in rapid decay (20% for the harmonic of rank 1, 10% for the harmonic of rank 2
- the distribution of the harmonics is different from the above case, the presence of an over-solidification front at the level of the brilliant band generating more high harmonics.
- h i the amplitude of the harmonic components of rank i
- H i a value representative of the harmonics of rank i considered over a predetermined number of revolutions of the cylinders.
- the value H i representative of each harmonic of rank i is calculated as being an average value of the amplitudes h i of each harmonic, determined over a given number of revolutions of the cylinders.
- the value H i representative of each harmonic being calculated as being an average over a given number of turns of the amplitudes measured, this makes it possible to attenuate the effect of random and localized defects in time and space, non-repetitive over several turns cylinder.
- the system will completely integrate this data at the end of said number of turns, while the effect of harmonics only appearing on a low number of turns, significantly lower than the said number of turns given, will be considerably reduced.
- the comparison of the measured signal with a signal of a flow deemed good can be done in different ways.
- the casting installation shown only partially in Figure 1, conventionally comprises, and known per se, two cylinders 1, 2, with parallel axes, spaced from each other by a distance called the air gap. It corresponds to the desired thickness of the cast strip, minus the crushing due to the RSF.
- the two cylinders 1, 2 are rotated in opposite directions, at the same speed. They are carried by bearings 3, 4, diagrammatically represented, of two supports 5, 6 mounted on a chassis 7.
- the support 5, and therefore the axis of the corresponding cylinder 1, is fixed relative to the chassis 7.
- the other support 6 is movable in translation on the chassis 7. Its position is adjustable and determined by thrust jacks 9 acting so as to bring the supports 5, 6 closer or further apart, from one another.
- Means for measuring the force between the cylinders (RSF), such as load cells 8, are arranged between the fixed support 5 and the chassis 7. Sensors 10 make it possible to measure the position of the mobile support 6, and therefore variations in position with respect to a predetermined setpoint position as a function of the desired thickness of the strip.
- the molten metal is poured between the cylinders, and begins to solidify on contact with their cooled walls, forming solidified skins which are driven by the rotation of the cylinders and meet substantially at the neck 11 between the cylinders to form the solidified strip extracted downwards.
- the metal exerts on the cylinders a separation force (RSF), measured by the load cells 8, this force being variable in particular according to the degree of solidification of the metal.
- RSF separation force
- the casting installation includes a regulation system.
- the difference between the effort setpoint signal and the effort signal measured by the effort sensor 8 is calculated by a first comparator 12.
- the signal for this difference is introduced into a regulator force 13 which determines a position setpoint signal introduced into a second comparator 14.
- the force signal measured by the force sensor 8 is also introduced into a runout compensation system 15 which performs a decomposition into harmonics of the force signal and generates signals H 1 , H 2 , H 3 for compensation of each of said harmonics.
- These signals H 1 , H 2 and H 3 are added to an adder 16 which generates a position correction setpoint signal which is transmitted to the second comparator 14.
- the output signal from the second comparator 14 is introduced into a third comparator 17 as well as a position signal from the position sensor 10.
- the output signal from the third comparator 17 is introduced into the position regulator 18 which controls the jacks 9.
- the rotation of the cylinders 1 and 2 is ensured respectively by motors 19 and 20 controlled by a speed regulator 21.
- This speed regulator 21 receives a signal from a thickness regulator 22 which itself receives a setpoint signal from thickness, the force signal emitted by the force sensor 8 and the position signal emitted by the position sensor 10.
- This regulation system allows for example to act on the cylinders 9 in the direction leading to a spacing of the cylinders to reduce the spreading force (RSF), or vice versa in the direction of bringing the cylinders closer together to increase the force.
- this system makes it possible to carry out at least partial compensation for the normal runout, that is to say to compensate for any misalignment existing between the axis of the ferrule and its axis of rotation as well as the irregularities of shape d '' a cylinder, whether these are of mechanical or thermal origin.
- the regulation system then takes these shape and coaxial defects into account in order to give a displacement instruction to the thrust jacks 9 controlling the air gap of the cylinders in order to maintain this air gap as constant as possible during the rotation of the cylinders.
- a harmonic decomposition of the signal representative of the cylinder spacing force is used, this decomposition being carried out in the runout compensation module 15 using a Fourier transform.
- a Fourier transform we could just as easily carry out the same operation not using a Fourier transform but with a Laplace transform or any other mathematical or signal processing operation such as for example the use of filters making it possible to obtain the same result, namely a decomposition of a signal into different harmonic components.
- the values H i are then calculated as indicated above, that is to say by performing an average of the amplitudes h i over a predetermined number of revolutions of the cylinders, for example over the last ten revolutions. It will be noted that the preceding method for calculating the coefficients H i is given only by way of example and is not at all limiting. Representative H i values of each harmonic of rank i can also be calculated as being the effective value of the amplitude h i of the harmonics or any other calculated value characterizing these said harmonics, this calculation being able to be made according to an arithmetic mean, according to the method of least squares or by any other method.
- the values H i are representative of the relative amplitude of each harmonic of rank i and of frequency F i .
- the ratio R f B F / F 0 , F 0 corresponding to the rotation frequency of the cylinders is then calculated.
- FIG. 2 For this, one could for example use a decision table as shown in FIG. 2 which indicates directly to the operator the defective state of the casting, that is to say gives him an indication of the presence, the importance, and the development of faults and signals the need to take corrective actions, such as modifications to certain casting parameters to try to remedy the faults that have arisen, or at worst the need to stop the casting to avoid irreparable damage to the casting facility.
- Figures 3a and 4a show the variations in the spacing force of the cylinders expressed as a percentage of the admissible RSF, measured for 40 minutes from the start of casting.
- FIGS. 3b and 4b show the evolution during this time of the parameter A, that is to say the average amplitude over 10 turns, in ⁇ m, of the displacement of the bearings of the mobile cylinder controlled by the module for compensating the runout.
- Figures 3c and 4c show in time correspondence the evolution of the parameter R.
- Figures 3d and 4d show in correspondence on the same graph the changes in the values H 0 , H 1 and H 2 , representative of the amplitudes of the harmonics of rank 0, 1 and 2, the first (H 0 ) being represented at the bottom of the diagram. , the second (H 1 ) in the middle and the third (H 2 ) at the top.
- plots of Figures 4b, 4c and 4d relating to a flow whose course has been highly disturbed, show large amplitudes of H 1 and H 2 for approximately 40 minutes, with a high value of a during the same period, and above all a high value of R.
- the invention is not limited to the methods of calculating the various parameters indicated above solely by way of example.
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Abstract
Description
La présente invention concerne la coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces, notamment en acier.The present invention relates to continuous casting between cylinders of thin metallic products, in particular steel.
Selon cette technique connue, le produit fabriqué, par exemple une bande mince en acier de quelques millimètres d'épaisseur, est obtenue en déversant le métal en fusion dans un espace de coulée défini entre deux cylindres d'axes parallèles, refroidis et entraînés en rotation en sens contraire. Au contact des parois froides des cylindres, appelées viroles, le métal se solidifie et les peaux de métal solidifiées, entraînées par la rotation des cylindres, se rejoignent au niveau du col entre les cylindres, pour former la dite bande, extraite vers le bas.According to this known technique, the manufactured product, for example a thin strip of steel a few millimeters thick, is obtained by pouring the molten metal into a casting space defined between two cylinders with parallel axes, cooled and driven in rotation in the opposite direction. On contact with the cold walls of the cylinders, called ferrules, the metal solidifies and the solidified metal skins, driven by the rotation of the cylinders, meet at the neck between the cylinders, to form the said strip, extracted downwards.
L'exploitation du procédé de coulée entre cylindres est soumise à diverses contraintes relatives tant au produit coulé qu'à la mise en oeuvre de l'installation de coulée.The operation of the casting process between rolls is subject to various constraints relating both to the product cast and to the implementation of the casting installation.
La bande coulée doit en particulier avoir une section correspondant, en forme et dimensions, à la section souhaitée, la section réelle de la bande étant directement fonction de l'espace, appelé entrefer, entre les cylindres au niveau du col.The cast strip must in particular have a section corresponding, in shape and dimensions, to the desired section, the actual section of the strip being a direct function of the space, called the air gap, between the rolls at the level of the neck.
Pour cela, on connaît un procédé de régulation de la coulée continue entre cylindres, décrite dans la demande de brevet FR-A-2728817, selon lequel on mesure l'effort d'écartement des cylindres (RSF) et on agit en conséquence sur la position relative desdits cylindres. Ce procédé permet d'agir sur la position relative des cylindres pour les écarter en cas d'effort trop important ou les rapprocher dans le cas d'effort trop faible, afin notamment d'éviter des percées de métal liquide ou même une rupture de la bande coulée, et aussi pour éviter un endommagement des cylindres en cas de sur-solidification du métal coulé.For this, there is known a method for regulating the continuous casting between rolls, described in patent application FR-A-2728817, according to which the roll spacing force (RSF) is measured and the action is acted on accordingly. relative position of said cylinders. This process makes it possible to act on the relative position of the cylinders to move them apart in the event of excessive force or to bring them closer in the event of excessively weak force, in particular in order to avoid breakthroughs of liquid metal or even a rupture of the tape, and also to avoid damage to the cylinders in the event of over-solidification cast metal.
Par ailleurs, on sait que un faux rond des cylindres ne peut pas être totalement évité, d'une part pour des raisons mécaniques et d'autre part du fait des déformations thermiques subies par la virole, lors du premier contact du métal en fusion au moment du démarrage de la coulée, et aussi ultérieurement lors de la rotation des cylindres. Il est déjà connu de compenser ce faux rond, qui sera appelé par la suite "faux rond normal" (ou encore "faux rond mécanique" bien qu'étant en partie d'origine thermique), en agissant automatiquement sur la position des paliers d'au moins un des cylindres en fonction de la position angulaire des cylindres, de manière à garder un entrefer le plus constant possible. Compte tenu de l'impossibilité pratique de mesurer directement l'entrefer, il a déjà été proposé d'utiliser comme paramètre représentatif du faux rond un signal fourni par les moyens de mesure de l'effort d'écartement des cylindres, le système de compensation de faux rond étant alors combiné avec un système de régulation tel que celui décrit dans le document FR-A-2728817 déjà cité.Furthermore, it is known that a runout of the cylinders cannot be completely avoided, on the one hand for mechanical reasons and on the other hand due to the thermal deformations undergone by the ferrule, during the first contact of the molten metal at when starting the casting, and also later during the rotation of the cylinders. It is already known to compensate for this runout, which will be called hereinafter "normal runout" (or even "mechanical runout" although being partly of thermal origin), by automatically acting on the position of the bearings d 'at least one of the cylinders as a function of the angular position of the cylinders, so as to keep the air gap as constant as possible. Given the practical impossibility of directly measuring the air gap, it has already been proposed to use as a parameter representative of the runout a signal supplied by the means for measuring the force of spacing of the cylinders, the compensation system out of round being then combined with a regulation system such as that described in the document FR-A-2728817 already cited.
La mise en oeuvre de ces procédés ne permet toutefois pas de détecter en temps réel certains défauts susceptibles de perturber la coulée ou même de conduire à son arrêt, ou d'endommager durablement les cylindres.The implementation of these methods does not however make it possible to detect in real time certain faults liable to disturb the casting or even lead to its stopping, or to permanently damage the cylinders.
On connaît déjà des méthodes de détection de défauts, visuelles ou autres, permettant de déceler des défauts liés au procédé de coulée, à la thermo-hydraulique du métal en fusion, ou encore ceux connus sous le nom de "bandes brillantes". Ce dernier type de défaut correspond à une diminution localisée de la rugosité de surface des cylindres, laquelle entraîne des variations du refroidissement de la bande qui peuvent être détectées par de mesures de température effectuées sur la bande coulée. Mais l'observation de ces défauts ne peut se faire que a posteriori, sur la bande déjà formée, et donc tardivement après leur apparition. Or ces défauts peuvent endommager l'état de surfaces des cylindres, et ceci d'autant plus qu'ils sont perçus tardivement, ces endommagements pouvant alors devenir irrémédiables.There are already known methods of detecting defects, visual or otherwise, making it possible to detect defects linked to the casting process, to the thermo-hydraulic of the molten metal, or even those known under the name of "shiny bands". This latter type of defect corresponds to a localized decrease in the surface roughness of the rolls, which causes variations in the cooling of the strip which can be detected by temperature measurements carried out on the cast strip. But the observation of these defects can only be done a posteriori, on the strip already formed, and therefore belatedly after their appearance. However, these defects can damage the surface condition of the cylinders, and this all the more so since they are perceived late, this damage then being able to become irreparable.
Certains défauts pourraient a priori être détectés à partir de l'observation directe du signal représentant l'effort d'écartement des cylindres. Mais les variations de ce signal représentent à la fois des variations d'effort dues au faux rond normal et des variations dues à d'autres paramètres où événements pouvant survenir en cours de coulée. Une observation directe du signal d'effort ne permet donc pas de déterminer la part de chacune de ces causes dans les variations du signal.Certain faults could a priori be detected on the basis of direct observation of the signal representing the spacing force of the cylinders. However, the variations in this signal represent both variations in force due to the normal run-out and variations due to other parameters or events which may occur during casting. A direct observation of the effort signal therefore does not make it possible to determine the share of each of these causes in the variations of the signal.
La présente invention a pour but de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus et vise à permettre, à partir de la mesure de l'effort d'écartement des cylindres (RSF), la détection en temps réel de défauts, avant qu'une amplification de ces défauts provoque des dégâts irrémédiables notamment aux cylindres. L'invention a aussi pour but de permettre un suivi de l'évolution de ces défauts, afin de pouvoir proposer à l'opérateur des actions correctives ou d'interruption de la coulée en fonction de la gravité desdits défauts .The present invention aims to solve the problems mentioned above and aims to allow, from the measurement of the cylinder separation force (RSF), the real-time detection of faults, before an amplification of these faults causes irreparable damage, particularly to the cylinders. The invention also aims to allow monitoring of the evolution of these defects, in order to be able to offer the operator corrective actions or interruption of the casting according to the severity of said defects.
Avec ces objectifs en vue l'invention a pour objet un procédé de coulée continue entre cylindres de produit métalliques minces, notamment en acier, selon lequel on mesure en continu, au cours de la coulée, l'effort d'écartement des cylindres, et on génère un signal représentatif des variations de l'effort d'écartement (RSF) en fonction du temps, et on agit, notamment en fonction du dit signal, sur l'écartement des cylindres pour compenser le faux rond des cylindres, ce procédé étant caractérisé en ce que, dans le but de détecter des défauts autres que le faux rond des cylindres, on décompose ledit signal en différentes composantes harmoniques, et on compare ces dites composantes harmoniques à des harmoniques de référence de rang correspondant, les résultats de ladite comparaison étant représentatifs d'un état de défaut du procédé de coulée, et on définit, en fonction des résultats de ladite comparaison, des règles de conduite du procédé de coulée.With these objectives in view, the subject of the invention is a process for continuous casting between cylinders of thin metallic product, in particular steel, according to which the force of spacing of the cylinders is continuously measured during casting, and generating a signal representative of the variations in the spacing force (RSF) as a function of time, and acting, in particular as a function of said signal, on the spacing of the cylinders to compensate for the runout of the cylinders, this process being characterized in that, in order to detect faults other than the runout of the cylinders, said signal is broken down into different harmonic components, and these said components are compared harmonics with reference harmonics of corresponding rank, the results of said comparison being representative of a fault state of the casting process, and rules of conduct of the casting process are defined as a function of the results of said comparison.
Les inventeurs ont en effet pu établir, suite à de nombreux essais effectués à échelle industrielle, qu'il existe une certaine relation entre les variations des signaux représentatifs de l'effort d'écartement et l'apparition de défauts lors de la coulée. Par exemple, l'apparition sur un cylindre du défaut appelé bande brillante se caractérise par la présence d'une perturbation sur le signal de l'effort d'écartement mesuré. Cette perturbation est cyclique et se manifeste à chaque tour du cylindre. Elle reflète une sur-solidification du produit lorsqu'il passe au col et se traduit par des variations de l'effort qui sont nettement plus rapides que celles qui peuvent être engendrées par exemple par des variations de l'épaisseur du produit solidifié.The inventors have in fact been able to establish, following numerous tests carried out on an industrial scale, that there is a certain relationship between the variations in the signals representative of the spacing force and the appearance of defects during casting. For example, the appearance on a cylinder of the defect called the shiny strip is characterized by the presence of a disturbance on the signal of the measured spacing force. This disturbance is cyclical and manifests itself at each revolution of the cylinder. It reflects an over-solidification of the product when it passes to the neck and results in variations in the force which are much faster than those which can be generated for example by variations in the thickness of the solidified product.
Les inventeurs ont alors imaginé de faire une décomposition en harmoniques des dits signaux de manière à différencier dans ces signaux la part pouvant être attribuée au faux rond normal et celle provenant d'autres causes. Ils ont ainsi vérifié, par comparaison des composantes harmoniques relevées lors de diverses coulées, que, bien que les signaux représentatifs de l'effort d'écartement varient en particulier en fonction du faux rond, même lorsque celui-ci est compensé par un système de compensation, des variations de certaines composantes harmoniques correspondaient à l'apparition de défauts lors des coulées. Il est donc apparu qu'une analyse, effectuée en continu au cours des coulées, de ces composantes harmoniques pourrait permettre, par comparaison avec une référence obtenue expérimentalement lors de coulées considérées sans défauts, de détecter quasiment en temps réel des écarts révélateurs de tels défauts de coulée, bien plus rapidement que par les méthodes connues.The inventors then imagined making a decomposition into harmonics of said signals so as to differentiate in these signals the part which can be attributed to the normal false round and that coming from other causes. They thus verified, by comparison of the harmonic components noted during various flows, that, although the signals representative of the spacing force vary in particular as a function of the runout, even when the latter is compensated by a system of compensation, variations of certain harmonic components corresponded to the appearance of defects during casting. It therefore appeared that an analysis, carried out continuously during the flows, of these harmonic components could make it possible, by comparison with a reference obtained experimentally during flows considered without defects, to detect almost real-time deviations revealing such casting defects, much faster than by known methods.
Une hypothèse explicative de la relation existant entre les variations des composantes harmoniques et la présence de défauts de coulée est que le faux rond normal provoque des variations du signal représentatif de l'effort d'écartement des cylindres (RSF) qui sont majoritairement lentes et douces, autrement dit que dudit signal se dégagent, du fait du dit faux rond normal, essentiellement une composante harmonique de rang faible, de fréquence égale à la fréquence de rotation des cylindres. Par contre, des défauts réels, tels que les bandes brillantes évoquées précédemment, engendrent principalement des variations brusques dudit signal et donc des harmoniques de rang plus élevé. Typiquement, le spectre du signal représentatif de l'effort d'écartement des cylindres et résultant du seul faux rond normal est caractérisé par une composante harmonique de rang 0 importante (par exemple 70% de l'amplitude totale du signal) et des harmoniques de rang supérieur en décroissance rapide (20% pour l'harmonique de rang 1, 10% pour l'harmonique de rang 2) . On note rarement la présence d'harmoniques de rang plus élevé. Par contre, dans le cas de la présence de bandes brillantes, la répartition des harmoniques est différente du cas ci-dessus, la présence d'un front de sur-solidification au niveau de la bande brillante engendrant plus d'harmoniques élevées.An explanatory hypothesis of the relation existing between the variations of the harmonic components and the presence of casting defects is that the normal runout causes variations of the signal representative of the force of spacing of the cylinders (RSF) which are mainly slow and soft , in other words that said signal is released, due to said normal runout, essentially a harmonic component of low rank, of frequency equal to the frequency of rotation of the cylinders. On the other hand, real defects, such as the bright bands mentioned above, mainly generate sudden variations of said signal and therefore higher order harmonics. Typically, the spectrum of the signal representative of the force of spacing of the cylinders and resulting from the only normal runout is characterized by a significant harmonic component of rank 0 (for example 70% of the total amplitude of the signal) and harmonics of higher rank in rapid decay (20% for the harmonic of
Il est précisé que ici et par la suite, on désigne par harmonique de rang i la composante du signal à une fréquence Fi=2iF0, F0 étant la fréquence fondamentale correspondant à la vitesse de rotation des cylindres. De manière similaire, on désignera par la suite par hi l'amplitude des composantes harmoniques de rang i, et par Hi une valeur représentative des harmoniques de rang i considérées sur un nombre de tours prédéterminé des cylindres.It is specified that here and thereafter, the term harmonic of rank i denotes the component of the signal at a frequency F i = 2 i F 0 , F 0 being the fundamental frequency corresponding to the speed of rotation of the cylinders. Similarly, we will denote by h i the amplitude of the harmonic components of rank i, and by H i a value representative of the harmonics of rank i considered over a predetermined number of revolutions of the cylinders.
Selon une disposition particulière de l'invention lorsque un système de régulation de l'entrefer, tel que décrit précédemment, est mis en place, on peut utiliser comme signal représentatif des variations de l'effort d'écartement des cylindres (RSF), issu de la mesure du dit effort, un signal associé utilisé comme consigne de déplacement des paliers d'au moins un cylindre. C'est à dire que le signal qui est alors décomposé en différentes composantes harmoniques est directement lié à ladite consigne de déplacement élaborée par un module de compensation de faux rond, et reflétant donc les variations de l'effort d'écartement.According to a particular provision of the invention when a system for regulating the air gap, as described above, is used, it is possible to use as a signal representative of the variations in the force of spacing of the cylinders (RSF), originating of the measurement of said force, an associated signal used as a setpoint for displacement of the bearings of at least one cylinder. That is to say that the signal which is then broken down into different harmonic components is directly linked to said displacement setpoint produced by a runout compensation module, and therefore reflecting the variations in the spacing force.
Pour effectuer la décomposition du signal en ses différentes composantes harmoniques, on pourra notamment utiliser une transformée de Fourier rapide appliquée au signal représentatif de l'effort d'écartement des cylindres (RSF), ce signal étant donc soit directement le signal de mesure de l'effort d'écartement, soit un signal correspondant élaboré par le dit module de compensation de faux rond.To carry out the decomposition of the signal into its various harmonic components, it is possible in particular to use a fast Fourier transform applied to the signal representative of the force of spacing of the cylinders (RSF), this signal therefore being either directly the measurement signal of the 'spreading force, that is to say a corresponding signal produced by said module for compensation for runout.
Dans une disposition préférée de l'invention, on calcule la valeur Hi représentative de chaque harmonique de rang i comme étant une valeur moyenne des amplitudes hi de chaque harmonique, déterminée sur un nombre donné de tours des cylindres. La valeur Hi représentative de chaque harmonique étant calculée comme étant une moyenne sur un nombre de tours donné des amplitudes mesurées, ceci permet d'atténuer l'effet de défauts aléatoires et localisés dans le temps et l'espace, non répétitifs sur plusieurs tours de cylindre. Ainsi, si le défaut est engendré par un problème durable sur un cylindre, le système intégrera complètement cette donnée au bout dudit nombre de tours, alors que l'effet des harmoniques n'apparaissant que sur un nombre de tours faible, notablement inférieur au dit nombre de tours donné, sera considérablement atténué.In a preferred arrangement of the invention, the value H i representative of each harmonic of rank i is calculated as being an average value of the amplitudes h i of each harmonic, determined over a given number of revolutions of the cylinders. The value H i representative of each harmonic being calculated as being an average over a given number of turns of the amplitudes measured, this makes it possible to attenuate the effect of random and localized defects in time and space, non-repetitive over several turns cylinder. Thus, if the defect is caused by a lasting problem on a cylinder, the system will completely integrate this data at the end of said number of turns, while the effect of harmonics only appearing on a low number of turns, significantly lower than the said number of turns given, will be considerably reduced.
La comparaison du signal mesuré avec un signal d'une coulée jugée bonne peut s'effectuer de différentes manières. On peut comparer simplement termes à termes les valeurs Hi représentatives de chaque harmonique du signal mesuré à des valeurs de références Hir provenant de mesures effectuées lors de coulées jugées bonnes, et vérifier que la somme des différences des valeurs Hi représentatives de chaque harmonique avec les valeurs Hir de référence n'est pas trop élevée. On peut aussi comparer la proportion de chaque harmonique par rapport à une répartition proportionnelle de référence. Toutefois, préférentiellement, la comparaison sera effectuée sur la base d'un barycentre des harmoniques, ce barycentre étant calculé en pondérant chaque harmonique d'un coefficient prédéterminé, de manière à accorder aux différentes harmoniques des importances relatives en pondérant de façon inégale ces dernières. Ce mode de calcul est justifié par des constatations expérimentales : lors d'une coulée jugée bonne, la première harmonique est la plus importante, l'importance des différentes harmoniques étant décroissante en fonction du rang croissant des harmoniques considérées. En pondérant les harmoniques de rang plus élevé par un coefficient adapté, les variations de ces harmoniques de rang élevé seront en quelque sorte amplifiées, rendant leur apparition ou augmentation plus facilement perceptible dans le résultat du calcul de barycentre.The comparison of the measured signal with a signal of a flow deemed good can be done in different ways. One can simply compare term by term the values H i representative of each harmonic of the signal measured with reference values H ir coming from measurements carried out during flows considered good, and verify that the sum of the differences of the values H i representative of each harmonic with the reference H ir values is not too high. We can also compare the proportion of each harmonic compared to a proportional reference distribution. However, preferably, the comparison will be made on the basis of a barycenter of the harmonics, this barycenter being calculated by weighting each harmonic by a predetermined coefficient, so as to give the different harmonics relative importance by unevenly weighting the latter. This method of calculation is justified by experimental observations: during a casting considered good, the first harmonic is the most important, the importance of the different harmonics being decreasing according to the increasing rank of the harmonics considered. By weighting the harmonics of higher rank by an adapted coefficient, the variations of these harmonics of higher rank will be somehow amplified, making their appearance or increase more easily perceptible in the result of the barycenter calculation.
On pourra par exemple calculer un barycentre fréquentiel Bf en affectant à chaque fréquence d'harmoniques un coefficient représentant l'amplitude de l'harmonique considéré :
On pourra de plus calculer la dérivée dR/dt et également comparer le résultat à un deuxième seuil prédéterminé, permettant ainsi de suivre l'évolution du rapport R dans le temps, une évolution rapide de R étant en quelque sorte le signe d'une aggravation rapide d'un défaut.We can moreover calculate the derivative dR / dt and also compare the result with a second predetermined threshold, thus making it possible to follow the evolution of the ratio R over time, a rapid evolution of R being in a way the sign of an aggravation fast of a fault.
Avec les valeurs des différents paramètres :
- A représentant l'amplitude totale des variations : A = Σ Hi
- R représentatif de la part ou de l'importance des défauts dans le signal,
- et E = dR/dt
on peut établir un tableau de décision, comme on le verra par la suite, qui pourra être utilisé pour proposer en temps réel à l'opérateur des actions correctives sur certains paramètres de coulée, dans le but visé de remédier à des défauts le plus rapidement possible après leur apparition.
- A representing the total amplitude of the variations: A = Σ H i
- R representative of the share or the importance of the defects in the signal,
- and E = dR / dt
we can establish a decision table, as we will see later, which can be used to propose in real time to the operator corrective actions on certain casting parameters, with the aim of remedying faults as quickly as possible possible after their appearance.
D'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'exemples de réalisation de l'invention, donnée à titre indicatif et nullement limitatif, à lire conjointement aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de coulée entre cylindres avec un système de régulation de type connu en soi, mais utilisant une décomposition en harmonique du signal de compensation de faux rond,
- la figure 2 représente un tableau de décision permettant de définir la démarche à suivre au cours de la coulée en fonction des valeurs des différents paramètres fournis par le procédé selon l'invention,
- les figures 3a, 3b, 3c et 3d présentent, sous forme de tracés représentant les variations des différents paramètres mesurés ou calculés, les résultats obtenus lors d'une coulée jugée bonne avec procédé de compensation de faux rond,
- les figures 4a, 4b, 4c et 4d présentent les tracés correspondants obtenus lors d'une coulée jugée mauvaise.
- FIG. 1 is a schematic view of a device for casting between cylinders with a regulation system of the type known per se, but using a harmonic decomposition of the runout compensation signal,
- FIG. 2 represents a decision table making it possible to define the approach to be followed during casting as a function of the values of the various parameters provided by the method according to the invention,
- FIGS. 3a, 3b, 3c and 3d show, in the form of plots representing the variations of the various parameters measured or calculated, the results obtained during a casting judged to be good with a method of compensation for runout,
- Figures 4a, 4b, 4c and 4d show the corresponding plots obtained during a casting deemed bad.
L'installation de coulée, représentée seulement partiellement à la figure 1, comporte de manière classique, et connue en soi, deux cylindres 1, 2, d'axes parallèles, espacés l'un de l'autre d'une distance nommée entrefer. Elle correspond à l'épaisseur souhaitée de la bande coulée, moins l'écrasement dû à la RSF. Les deux cylindres 1, 2 sont entraînés en rotation de sens contraires, à même vitesse. Ils sont portés par des paliers 3, 4, schématiquement représentés, de deux supports 5, 6 montés sur un châssis 7. Le support 5, et donc l'axe du cylindre 1 correspondant, est fixe par rapport au châssis 7. L'autre support 6 est mobile en translation sur le châssis 7. Sa position est réglable et déterminée par des vérins de poussée 9 agissant de manière à rapprocher ou éloigner les supports 5, 6, l'un de l'autre. Des moyens de mesure de l'effort d'écartement des cylindres (RSF), tels que des pesons 8, sont disposés entre le support fixe 5 et le châssis 7. Des capteurs 10 permettent de mesurer la position du support mobile 6, et donc les variations de position par rapport à une position de consigne prédéterminée en fonction de l'épaisseur souhaitée de la bande.The casting installation, shown only partially in Figure 1, conventionally comprises, and known per se, two
Lors d'une coulée, le métal en fusion est déversé entre les cylindres, et commence à se solidifier au contact de leurs parois refroidies en formant des peaux solidifiées qui sont entraînées par la rotation des cylindres et se rejoignent sensiblement au niveau du col 11 entre les cylindres pour former la bande solidifiée extraite vers le bas. Ce faisant, le métal exerce sur les cylindres un effort d'écartement (RSF), mesuré par les pesons 8, cet effort étant variable notamment en fonction du degré de solidification du métal.During casting, the molten metal is poured between the cylinders, and begins to solidify on contact with their cooled walls, forming solidified skins which are driven by the rotation of the cylinders and meet substantially at the
Pour réguler cet effort, et garantir la continuité de la coulée, l'installation de coulée comporte un système de régulation. Dans ce système de régulation, la différence entre le signal de la consigne d'effort et le signal de l'effort mesuré par le capteur d'effort 8 est calculée par un premier comparateur 12. Le signal de cette différence est introduit dans un régulateur d'effort 13 qui détermine un signal de consigne de position introduit dans un deuxième comparateur 14. Le signal de l'effort mesuré par le capteur d'effort 8 est aussi introduit dans un système de compensation de faux rond 15 qui effectue une décomposition en harmoniques du signal d'effort et génère des signaux H1, H2, H3 de compensation de chacune des dites harmoniques. Ces signaux H1, H2 et H3 sont additionnés dans un sommateur 16 qui engendre un signal de consigne de correction de la position qui est transmis au deuxième comparateur 14. Le signal de sortie du deuxième comparateur 14 est introduit dans un troisième comparateur 17 ainsi qu'un signal de position provenant du capteur de position 10. Le signal de sortie du troisième comparateur 17 est introduit dans le régulateur de position 18 qui commande les vérins 9.To regulate this effort, and guarantee the continuity of the casting, the casting installation includes a regulation system. In this regulation system, the difference between the effort setpoint signal and the effort signal measured by the
La rotation des cylindres 1 et 2 est assurée respectivement par des moteurs 19 et 20 commandés par un régulateur de vitesse 21. Ce régulateur de vitesse 21 reçoit un signal d'un régulateur d'épaisseur 22 recevant lui-même un signal de consigne d'épaisseur, le signal d'effort émis par le capteur d'effort 8 et le signal de position émis par le capteur de position 10.The rotation of the
Une action sur les vérins 9 est exécutée automatiquement par ce système de régulation, qui permet par exemple d'agir sur les vérins 9 dans le sens conduisant à un écartement des cylindres pour réduire l'effort d'écartement (RSF), ou inversement dans le sens d'un rapprochement des cylindres pour augmenter l'effort. De manière similaire, ce système permet d'effectuer une compensation au moins partielle du faux rond normal, c'est à dire de compenser un éventuel désaxage existant entre l'axe de la virole et son axe de rotation ainsi que les irrégularités de forme d'un cylindre, que celles-ci soient d'origine mécanique ou thermique. Le système de régulation prend alors en compte ces défauts de forme et de coaxialité pour donner une consigne de déplacement aux vérins de poussée 9 commandant l'entrefer des cylindres afin de maintenir cet entrefer le plus constant possible au cours de la rotation des cylindres.An action on the
On va maintenant décrire une méthode préférée de détermination des différents paramètres A, R et E qui seront utilisés pour avertir l'opérateur de la présence de défauts et de la gravité de ceux-ci.We will now describe a preferred method for determining the various parameters A, R and E which will be used to warn the operator of the presence of faults and the seriousness of these.
Dans cette méthode on utilise une décomposition en harmoniques du signal représentatif de l'effort d'écartement des cylindres, cette décomposition étant effectuée dans le module de compensation de faux rond 15 à l'aide d'une transformée de Fourier. On pourrait tout aussi bien réaliser la même opération non pas à l'aide d'une transformée de Fourier mais avec une transformée de Laplace ou toute autre opération mathématique ou de traitement du signal telle que par exemple l'utilisation de filtres permettant d'obtenir le même résultat, à savoir une décomposition d'un signal en différentes composantes harmoniques.In this method, a harmonic decomposition of the signal representative of the cylinder spacing force is used, this decomposition being carried out in the
On calcule ensuite les valeurs Hi comme indiqué précédemment, c'est à dire en effectuant une moyenne des amplitudes hi sur un nombre de tours prédéterminé des cylindres, par exemple sur les dix derniers tours. On notera que la méthode de calcul des coefficients Hi précédente n'est donnée qu'à titre d'exemple et n'est absolument pas limitative. Les valeurs Hi représentatives de chaque harmonique de rang i peuvent également être calculées comme étant la valeur efficace de l'amplitude hi des harmoniques ou toute autre valeur calculée caractérisant ces dites harmoniques, ce calcul pouvant être fait selon une moyenne arithmétique, selon la méthode des moindres carrés ou selon toute autre méthode.The values H i are then calculated as indicated above, that is to say by performing an average of the amplitudes h i over a predetermined number of revolutions of the cylinders, for example over the last ten revolutions. It will be noted that the preceding method for calculating the coefficients H i is given only by way of example and is not at all limiting. Representative H i values of each harmonic of rank i can also be calculated as being the effective value of the amplitude h i of the harmonics or any other calculated value characterizing these said harmonics, this calculation being able to be made according to an arithmetic mean, according to the method of least squares or by any other method.
Quel que soit le mode de calcul, les valeurs Hi sont représentatives de l'amplitude relative de chaque harmonique de rang i et de fréquence Fi.Whatever the calculation method, the values H i are representative of the relative amplitude of each harmonic of rank i and of frequency F i .
On calcule ensuite le critère Bf comme étant un barycentre fréquentiel des différentes harmoniques. C'est à dire que l'on calcule le barycentre des fréquences des harmoniques considérées, chaque valeur Fi étant affectée d'un poids constitué par la valeur Hi correspondante,
soit :
is :
On utilisera en général uniquement les harmoniques de rang 0, 1 et 2. Toutefois il serait bien évidemment possible de prendre en compte plus d'harmoniques.We will generally use only harmonics of
Afin de pouvoir effectuer des comparaisons valables à des vitesses de rotation des cylindres différentes, on calcule alors le ratio Rf = BF/F0, F0 correspondant à la fréquence de rotation des cylindres.In order to be able to make valid comparisons at different rotation speeds of the cylinders, the ratio R f = B F / F 0 , F 0 corresponding to the rotation frequency of the cylinders is then calculated.
Dans le cas pris en exemple où seules sont prises en compte les trois premières harmoniques, on obtient alors les trois critères suivants :
- amplitude globale des variation du signal : A=H1+H2+H3,
- barycentre normé :
- évolution de Rf dans le temps : E=dRf/dt.
- overall amplitude of the signal variation: A = H 1 + H 2 + H 3 ,
- standardized barycenter:
- evolution of R f over time: E = dR f / dt.
Une comparaison de ces différents critères calculés en cours de coulée avec un seuil prédéterminé permet alors de détecter pour la coulée en cours si un tel défaut apparait.A comparison of these different criteria calculated during casting with a predetermined threshold then makes it possible to detect for the casting in progress if such a defect appears.
A titre d'exemple, dans un cas où le signal représentatif de l'effort d'écartement des cylindres est le signal issu du module de compensation de faux rond, c'est à dire exprimé en valeur de déplacement du cylindre mobile, et en présence du seul faux rond normal, on peut avoir :
- H0 = 700 µm, H1 = 200 µm, H2 = 100 µm, avec
- F0 = 0,2 Hz, F1 = 0,4 Hz et F2 = 0,8 Hz ,
- alors Bf = 0,3 Hz et Rf = 1,5 .
- H 0 = 700 µm, H 1 = 200 µm, H 2 = 100 µm, with
- F 0 = 0.2 Hz, F 1 = 0.4 Hz and F 2 = 0.8 Hz,
- then B f = 0.3 Hz and R f = 1.5.
Si une bande brillante apparait, ces valeurs deviennent respectivement 350 µm, 350 µm et 300 µm pour H0, H1, H2, et alors Rf = 2,25.If a bright band appears, these values become respectively 350 µm, 350 µm and 300 µm for H 0 , H 1 , H 2 , and then R f = 2.25.
On voit ainsi que en fixant simplement un seuil adéquat sur Rf, par exemple Rfseuil=1,6, le passage de Rf au dessus de ce seuil peut activer une alarme signalant un défaut.It is thus seen that by simply fixing an adequate threshold on R f , for example R fseuil = 1.6, the passage of R f above this threshold can activate an alarm signaling a fault.
Une meilleure appréciation de la gravité des défauts peut être obtenue par la prise en compte simultanée des trois critères mentionnés ci-dessus.A better appreciation of the severity of the defects can be obtained by simultaneously taking into account the three criteria mentioned above.
Pour cela, on pourra par exemple utiliser un tableau de décision tel que représenté figure 2 qui indique directement à l'opérateur l'état défectologique de la coulée, c'est à dire lui donne une indication sur la présence, l'importance, et l'évolution de défauts et signale le besoin d'entreprendre des actions correctives, telles que des modifications de certains paramètres de coulée pour essayer de remédier aux défauts apparus, ou au pire la nécessité d'arrêter la coulée pour éviter des dégâts irrémédiables à l'installation de coulée.For this, one could for example use a decision table as shown in FIG. 2 which indicates directly to the operator the defective state of the casting, that is to say gives him an indication of the presence, the importance, and the development of faults and signals the need to take corrective actions, such as modifications to certain casting parameters to try to remedy the faults that have arisen, or at worst the need to stop the casting to avoid irreparable damage to the casting facility.
Ce tableau présente par exemple la démarche a suivre en fonction des valeurs relatives des coefficients A, Rf et E :
- A "petit" est le signe de faibles variations de l'effort d'écartement des cylindres, la coulée se déroule dans de bonnes conditions,
- quand A est "moyen",
- si R et E sont "petit", ce qui signifie pas ou peu de défauts,, la coulée se déroule encore dans de bonnes conditions,
- si R est "petit" et E "grand", cela peut signifier que, bien qu'il n'y ait pas de présence réelle de défauts, le point de fonctionnement de l'installation est instable, pour des raisons liées essentiellement au faux rond "normal", et une alarme du procédé de coulée est déclenchée pour avertir l'opérateur d'un besoin de modifier par exemple les conditions thermiques de la virole (température ou débit de l'eau de refroidissement),
- si R est "grand" et E "petit", ce qui signale la présence de défauts, sans tendance notable à une éventuelle aggravation de ceux-ci, une alarme du procédé de coulée est déclenchée,
- si R et E sont "grand", signalant la présence de défauts et l'aggravation de ceux-ci, un arrêt de la coulée est demandé,
- quand A est "grand",
- si R et E sont "petit", aucun défaut latent n'est signalé, le faux rond normal est correctement compensé, mais l'amplitude des déplacements du cylindre mobile pour réaliser cette compensation est importante, ce qui n'est pas grave pour la coulée elle-même, mais peut révéler des problèmes de géométrie des cylindres,
- si R est "grand" et E "petit", ce qui signale en plus la présence de défauts, mais sans aggravation notable, une alarme du procédé de coulée est déclenchée,
- si E est "grand", quelque soit la valeur de R, une forte aggravation des défauts est signalée et un arrêt rapide de la coulée est demandé.
- A "small" is the sign of small variations in the spacing force of the cylinders, the casting takes place in good conditions,
- when A is "average",
- if R and E are "small", which means no or few defects, the casting still takes place in good conditions,
- if R is "small" and E "large", this can mean that, although there is no real presence of faults, the operating point of the installation is unstable, for reasons essentially related to the false round "normal", and an alarm of the casting process is triggered to warn the operator of a need to modify for example the thermal conditions of the shell (temperature or flow of cooling water),
- if R is "large" and E "small", which signals the presence of faults, without any noticeable tendency for them to worsen, an alarm of the casting process is triggered,
- if R and E are "large", signaling the presence of faults and their worsening, a stop of the casting is requested,
- when A is "big",
- if R and E are "small", no latent fault is reported, the normal runout is correctly compensated, but the amplitude of the displacements of the movable cylinder to achieve this compensation is important, which is not serious for the casting itself, but can reveal cylinder geometry problems,
- if R is "large" and E "small", which additionally signals the presence of faults, but without noticeable deterioration, an alarm of the casting process is triggered,
- if E is "large", whatever the value of R, a strong aggravation of the defects is signaled and a rapid stopping of the casting is requested.
On notera que les caractères "petit", "moyen" et "grand" des différents critères sont appréciés par comparaison à des données expérimentales acquises lors de coulées antérieures.It will be noted that the characters "small", "medium" and "large" of the different criteria are assessed by comparison with experimental data acquired during previous flows.
A titre d'illustration des possibilités de détection de défauts par le procédé selon l'invention, on peut se reporter aux figures 3a, 3b, 3c et 3d qui présentent les variations des différents paramètres mesurés et calculés lors d'une coulée avec procédé de compensation de faux rond jugée bonne, et aux figures 4a, 4b, 4c et 4d qui montrent comparativement les courbes obtenues lors d'une coulée présentant des défauts de bandes brillantes.By way of illustration of the possibilities of detecting faults by the method according to the invention, we can refer to Figures 3a, 3b, 3c and 3d which show the variations of the different parameters measured and calculated during a casting with a runout compensation process deemed good, and to Figures 4a, 4b, 4c and 4d which show comparatively the curves obtained during a casting having shiny strip defects.
Les figures 3a et 4a présentent les variations de l'effort d'écartement des cylindres exprimé en pourcentage de la RSF admissible, mesuré pendant 40 minutes à partir du début de coulée.Figures 3a and 4a show the variations in the spacing force of the cylinders expressed as a percentage of the admissible RSF, measured for 40 minutes from the start of casting.
Les figures 3b et 4b montrent l'évolution pendant ce temps du paramètre A, c'est à dire l'amplitude moyenne sur 10 tours, en µm, du déplacement des paliers du cylindre mobile commandé par le module de compensation du faux rond.FIGS. 3b and 4b show the evolution during this time of the parameter A, that is to say the average amplitude over 10 turns, in μm, of the displacement of the bearings of the mobile cylinder controlled by the module for compensating the runout.
Les figures 3c et 4c montrent en correspondance temporelle l'évolution du paramètre R.Figures 3c and 4c show in time correspondence the evolution of the parameter R.
Les figures 3d et 4d montrent en correspondance sur le même graphique les évolutions des valeurs H0, H1 et H2, représentatives des amplitudes des harmoniques de rang 0, 1 et 2, la première (H0) étant représenté en bas du schéma, la seconde (H1) au milieu et la troisième (H2) en haut.Figures 3d and 4d show in correspondence on the same graph the changes in the values H 0 , H 1 and H 2 , representative of the amplitudes of the harmonics of
On constate que, dans le cas de la coulée jugée bonne, la croissance de A pendant environ les 20 premières minutes correspond à une croissance similaire de H0 et reflète essentiellement l'évolution de la compensation de faux rond, jusqu'à obtenir une stabilité de A au voisinage de 50 µm, signalant une compensation de faux rond quasi-parfaite. On note également une stabilité du paramètre R au bout d'une dizaine de minutes, après une excursion de R vers des valeurs supérieures, correspondant à une amplitude relativement importante de H2 pendant la même période de début de coulée.It is noted that, in the case of the casting judged good, the growth of A for approximately the first 20 minutes corresponds to a similar growth of H 0 and essentially reflects the evolution of the compensation for runout, until a stability is obtained. of A in the vicinity of 50 µm, signaling an almost perfect out-of-round compensation. There is also a stability of the parameter R after ten minutes, after an excursion of R towards higher values, corresponding to a relatively large amplitude of H 2 during the same period of start of casting.
Par comparaison, les tracés des figures 4b, 4c et 4d, relatifs à une coulée dont le déroulement a été fortement perturbé, montrent des amplitudes importantes de H1 et H2 pendant environ 40 minutes, avec une valeur élevée de a pendant la même période, et surtout une valeur élevée de R.By comparison, the plots of Figures 4b, 4c and 4d, relating to a flow whose course has been highly disturbed, show large amplitudes of H 1 and H 2 for approximately 40 minutes, with a high value of a during the same period, and above all a high value of R.
On comprendra aisément au vu de ces relevés que une comparaison, effectuée en temps réel en cours de coulée, des valeurs de A et surtout de R avec des seuils prédéterminés aurait permis de détecter rapidement les défauts correspondant aux fortes amplitudes des harmoniques H1 et H2, et d'agir immédiatement sur les paramètres de coulée pour éviter qu'ils ne s'aggravent.It will be readily understood from these readings that a comparison, carried out in real time during casting, of the values of A and especially of R with predetermined thresholds would have made it possible to quickly detect the defects corresponding to the large amplitudes of the harmonics H 1 and H 2 , and to act immediately on the casting parameters to prevent them from getting worse.
L'invention n'est pas limitée aux modes de calculs des différents paramètres indiqués ci-dessus uniquement à titre d'exemple.The invention is not limited to the methods of calculating the various parameters indicated above solely by way of example.
En particulier, en utilisant toujours les mêmes valeurs Hi représentatives de l'amplitude de chaque harmonique, on pourra calculer un autre barycentre B du spectre harmonique de la valeur représentative de l'effort d'écartement des cylindres, par exemple en affectant alors à chaque valeur Hi un coefficient de pondération judicieusement choisi permettant d'accentuer dans la valeur calculée de ce barycentre l'influence des harmoniques de rang plus élevé, qui sont significatives de défauts. Quelque soit le type de calcul de barycentre utilisé, on utilisera des valeurs représentatives des différentes harmoniques et des coefficients de pondération relatifs à chaque harmonique tels que l'on puisse aisément suivre l'évolution de la valeur du barycentre et la comparer à des valeurs expérimentales en vue de définir en temps réel un niveau défectologique par comparaison avec l'état défectologique (coulée sans problèmes, coulée perturbée, coulée mauvaise ayant conduit à un arrêt ou à un endommagement des cylindres, etc) des coulées précédentes.In particular, by always using the same values H i representative of the amplitude of each harmonic, it will be possible to calculate another barycenter B of the harmonic spectrum of the value representative of the force of spacing of the cylinders, for example by then assigning to each value H i a judiciously chosen weighting coefficient making it possible to accentuate in the calculated value of this barycenter the influence of the harmonics of higher rank, which are significant of defects. Whatever the type of barycenter calculation used, we will use values representative of the different harmonics and weighting coefficients relating to each harmonic such that we can easily follow the evolution of the value of the barycenter and compare it with experimental values with a view to defining a defective level in real time by comparison with the defective state (trouble-free casting, disturbed casting, bad casting having led to a stop or damage to the cylinders, etc.) of the previous castings.
Pour effectuer la comparaison des harmoniques, on pourra également définir une répartition de référence des amplitudes des harmoniques, en pourcentage de chaque harmonique par rapport au signal total, par exemple en posant a priori que la première harmonique représente 66% de ce signal, la deuxième 17 % et la troisième également 17%. On pourra alors suivre l'évolution de cette répartition au cours de chaque coulée et, par comparaison avec la répartition de référence, apprécier facilement d'éventuels écarts. Cette comparaison pourra par exemple être faite en calculant une somme Rd des différences entre la proportion Hi/A de chaque composante harmonique dans le signal mesuré représentatif de l'effort d'écartement et la proportion de référence αi : Rd=pos(α0-H0/A)+pos(H1/A-α1) +...+pos(Hi/A-αi) , (c'est à dire, chaque élément de cette somme n'est comptabilisé que s'il est positif). De cette façon, si la proportion de l'harmonique de rang 0 est supérieure à la proportion de référence ou si la proportion d'une harmonique de rang supérieur ou égal à 1 est inférieure à la proportion de référence, la différence relative à l'harmonique considérée n'est pas prise en compte. Par exemple, si le premier harmonique représente par exemple 98 % de A, le second 2 % et le troisième 0 %, ce qui correspondrait à une absence presque totale d'harmonique de rang supérieur à 0 et donc à une absence de défauts, Rd=0.To compare the harmonics, we may also define a reference distribution of the amplitudes of the harmonics, as a percentage of each harmonic relative to the total signal, for example by assuming a priori that the first harmonic represents 66% of this signal, the second 17% and the third also 17% . We can then follow the evolution of this distribution during each casting and, by comparison with the reference distribution, easily assess any deviations. This comparison could for example be made by calculating a sum R d of the differences between the proportion H i / A of each harmonic component in the measured signal representative of the spacing force and the reference proportion α i : R d = pos (α 0 -H 0 / A) + pos (H 1 / A-α 1 ) + ... + pos (H i / A-α i ), (i.e., each element of this sum n ' is counted only if it is positive). In this way, if the proportion of the harmonic of
Dans le cas où l'installation de coulée continue entre cylindres ne comporterait pas de système de régulation de l'entrefer en fonction du faux rond, on pourrait bien évidemment appliquer le procédé selon l'invention précédemment décrit en prenant directement comme signal soumis à une décomposition en harmonique la mesure directe des variations de l'effort d'écartement des cylindres (RSF), l'utilisation des valeurs Hi issues du module de compensation de faux rond restant toutefois particulièrement pratique lorsque un tel module de compensation existe déjà dans l'installation et effectue déjà, dans le cadre de son fonctionnement habituel, la décomposition en harmonique requise.In the case where the continuous casting installation between cylinders would not include a system for regulating the air gap as a function of the runout, it would obviously be possible to apply the method according to the invention described above by taking directly as a signal subjected to a harmonic decomposition the direct measurement of the variations in the force of spacing of the cylinders (RSF), the use of the values H i coming from the module of out-of-roundness remaining however particularly practical when such a module of compensation already exists in the and installs already, within the framework of its usual operation, the required decomposition into harmonics.
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