FR2528333A1 - Procede de calibrage et de controle du profil d'une piece en forme de barre ou similaire - Google Patents

Abstract

LE PROCEDE CONSISTE A CONTROLER EN CONTINU AU MOYEN D'UN DISPOSITIF OPTIQUE 2-13 LES DIAMETRES HAUT-BAS, D'EPAULEMENT ET A LA LARGEUR. CES VALEURS LUES SONT TRAITEES ET UTILISEES POUR COMMANDER AUTOMATIQUEMENT LES INTERSTICES DES CYLINDRES DE LA DERNIERE ET DE L'AVANT-DERNIERE CAGES DE LAMINOIR D'UN TRAIN DE LAMINAGE.

Description

252 a 333 La présente invention concerne un procédé de calibrage d'une

pièce en mouvement, en forme de barre ou similaire, de section transversale circulaire laminée à chaud dans un laminoir, et concerne également un procédé de contrôle du profil de la pièce sur la

base des données de calibrage.

Des cylindres à gorges définissant un calibre entre eux sont utilisés pour le laminage d'une pièce en forme de barre ou similaire et la pièce reçoit sa finition en un profil proche d'un cercle vrai après des applications alternées de pression de réduction dans la direction horizontale et dans la direction verticale, dans plusieurs cages de laminoirs La forme ou le profil de la section de la pièce est déterminé en plus grande partie par la pression de réduction imprimée dans la cage de laminoir d'étage final et par conséquent, les cylindres de cette cage sont usinés avec une grande précision en ce qui concerne la forme des gorges, et sont remplacés à volonté pour répondre à différentes dimensions de produits Mais, dans le cas du laminage, par exemple d'une barre avec ces cylindres à gorges, la dimension A-A de la barre entre les points A, A en contact avec le haut et le bas du calibre défini entre les cylindres opposés tend à

varier en fonction de l'intervalle des rouleaux (di-

mension qui sera appelée ci-après haut-bas) et la dimension B-B entre les parties B, B de la barre qui ne sont pas limitées par le calibre des rouleaux à gorges (dimension qui sera appelée largeur) est également sujette à variation comme le montrent les figures la, lb et lc Ces dernières figures illustrent respectivement le cas ou l'interstice des cylindres convient, le cas o il est excessivement grand et

le cas o il est excessivement petit.

Lorsqu'une usure se produit sur le cylindre après un long usage de la cage, la forme ou le profil du produit change comme le montre la figure 2 Cette dernière montre que les parties X appelées les épaulements des cylindres sont beaucoup plus usées en raison du fluage du métal provoqué par l'application de la pression de réduction des cylindres de la cage et la dimension X-X,(qui sera appelée ci-après dimension d'épaulement) s'agrandit Bien que la position de cette dimension d'épaulement ne puisse être spécifiée avec précision, elle est généralement présente dans une position espacée angulairement d'environ 300 de l'interstice B-B La figure 3 montre la forme en section ou le profil d'une barre d'acier laminé d'un diamètre de 80 mm Sur la figure 3, les données de diamètre de la barre, mesurées à des intervalles réguliers de 50 au moyen d'un micromètre sont tracées et il apparaît que la dimension d'épaulement est distinctement discriminée des autres dimensions Les régions D et D' définies entre les épaulements en saillie C,C et C',C' indiquent les surfaces libres respectivement, et les régions E,Eperpendiculaires à ces surfaces libres D et D' sont respectivement le haut et le bas En général, un rond laminé a une section ou un profil comme le montre la figure 3 et le profil est classé

dans une configuration dans laquelle la dimension d'épau-

lement est la plus grande et l'une des dimensions haut-bas et largeur est plus petite comme le montre la figure lb, et une configuration dans laquelle la dimension largeur est la plus grande de toutes comme le montre la

figure lc.

Mais il était impossible dans le cas des trains antérieurs de laminage de détecter la section ou le profil d'une telle pièce laminée, et il n'était possible que d'effectuer des mesures sur des échantillons coupés du produit pour l'échantillonnage ou pour l'inspection sur des échantillons refroidis et séparés du produit, par

un calibre de limite ou un micromètre.

Dans le but de résoudre ces problèmes, différents types d'appareils du type tournant pour calibrer une barre ou similaire ont été développés et mis en pratique, comme

cela est décrit ci-dessous.

Un tel appareil est décrit par exemple dans la demande de brevet japonais N O 20271/78 (appeléeci-après référence n'l), la demande de brevet japonais N O 23729/78 (appeléeci-après référence N 02) et la demande de brevet

japonais N O 100952/79 (appeléeci-après référence N 03).

La première référence concerne la structure de base elle-même d'un appareil de calibrage d'une pièce tournante La référence N 02 est basée sur le fait que l'appareil décrit dans la référence n'1 est combiné avec un dispositif d'affichage et d'enregistrement d'angles spécifiques et de données de diamètre calibré sous ces angles La référence N 03 repose sur le fait que l'appareil

décrit dans la référence N 01 est combiné avec un dispo-

sitif pour calculer et afficher les données de diamètre maximal et de diamètre minimal parmi toutes les données

de diamètre calibrées sur toute la périphérie.

Parmi les références n'1, 2 et 3 mentionnées ci-dessus, l'appareil décrit dans la référence N 03 ne convient que pour contrôler si le diamètre d'une

pièce laminée se situe ou non dans les tolérances dimen-

sionnelles et il ne peut fournir aucune information néces-

saire pour le réglage de la dimension de la pièce La demande de brevet japonais N O 37964/79 (appeléeci-après référence N 04) déposéeen 1979 repose sur le fait que l'appareil décrit, par exemple dans la référence N 1, est combiné avec un dispositif qui agrandit l'erreur des données de diamètre calibré sur toute la périphérie d'une pièce par rapport au cercle vrai standard, et

pour afficher ces erreurs sur un tube à rayons cathodiques.

La référence N 04 permet de guider le conducteur du laminoir en ce qui concerne la manière de régler les

dimensions de la pièce.

La description ci-après est orientée sur l'usure

de cylindres destinés par exemple à laminer une barre, et la manière de régler l'interstice pour compenser l'usure

lorsqu'elle est présente.

La figure 4 a est une coupe de la partie supé- rieure gauche d'un cylindre supérieur pour laminer une barre entre lui et un cylindre inférieur Sur cette figure, le lieu A représente le profil du cylindre à la

phase initiale de son utilisation, c'est-à-dire immé-

diatement après son incorporation dans la cage du laminoir et le lieu B représente le profil du cylindre à sa dernière phase d'utilisation, c'està-dire immédiatement avant d'être repris pour l'usure Il apparaît sur la figure 4 a que, en raison de la relation entre le calibre cylindre et la forme de la pièce pénétrant dans l'interstice des cylindres (de forme elliptique dans ce cas) l'usure se produit de façon plus marquée dans les régions des épaulements de droite et de gauche L'usure maximale est désignée par la référence t de la figure 4 a Etant donné que le lieu A est réglé initialement de manière que le diamètre haut-bas du produit soit pratiquement égal au

diamètre D voulu, le diamètre du produit après l'appa-

rition de l'usure se situe entre D et (D + t).

L'erreur de diamètre par rapport à la valeur de D est

invariablement positive et devient une valeur importante.

Il est donc de pratique courante que le cylindre supérieur soit descendu d'une distance X pour compenser l'usure maximale tet pour que le lieu B soit maintenant déplacé sur le lieu C représenté sur la figure 4 b Ainsi, les écarts sont distribués dans le sens positif et le sens négatif pour réduire au minimum les erreurs par rapport au diamètre voulu D Par conséquent, selon la figure 4 b, le diamètre maximal L et le diamètreminimal H de la pièce correspondent généralement à la dimension d'épaulement gauche-droite et la dimension haut-bas respectivement Etant donné que les valeurs de L et de H changent en fonction de l'usure du cylindres de la dureté de la pièce en acier, de la température de laminage et d'autres facteurs, l'interstice des cylindres doit être réglé dans chaque cas afin de réduire au minimum les erreurs de L et H par rapport au diamètre voulu D. Dans le cas du lieu C représenté sur la figure 4 b, la valeur du diamètre libre B se situe entre les valeurs du diamètre maximal et du diamètre minimal L et H La figure 4 b illustre un cas idéal et par conséquent, le diamètre libre B peut être supérieur à L ou inférieur à H selon les circonstances Bien que la valeur du diamètre libre B après le contrôle d'interstice puisse être choisie pour convenir sans affecter l'erreur maximale de tous les diamètres par rapport au diamètre D, pourvu que la valeur de B se situe entre les valeurs de H et L, la valeur de B est de préférence aussi proche que possible

de celle de H si le rendement du produit est pris en consi-

dération La dimension B est réglée par la tension entre les cages ou la forme à l'entrée de la pièce Bien que

les informations concernant B, L et H soient ainsi absolu-

ment nécessaires pour le contrôle de la dimension de la pièce, ces informations n'ont jusqu'à présent pas été

prises en considération.

La figure 5 montre le profil d'une barre d'acier d'un diamètre de 100 mm lorsqu'elle est laminée dans des

conditions sans tension entre cages, et les données enre-

gistrées par un appareil de calibrage tournant sont tracées Le lieu B sur la figure 5 représente le profil de la barre quand la matière à l'entrée de la cage, en amont de l'appareil de calibrage, a une section réduite tandis que le lieu A représente le profil de la barre avant la réduction de sa section Il apparaît au regard de la figure 5 que le diamètre libre est réduit de Bl à B 2 par suite de

la réduction de la section de la matière en entrée.

La commande dite par tension, déterminant la tension entre les cages à une valeur nulle ou faible a été utilisée jusqu'a présent comme un procédé pour contrôler la section d'une pièce en forme de barre ou similaire Ce procédé est basé sur l'idée de commander la tension entre les cages par une valeur faible ou nulle ou fixe pour maintenir constant le diamètre B à la surface libre du cylindre, et rendre ainsi uniforme la section d'une pièce en forme de barre ou similaire, car, dans le cas du laminage d'une telle pièce, la force de laminage est faible comparativement à celle appliquée pour laminer d'autres pièces comme des tôles épaisses, de la bande d'acier laminé à chaud et de l'acier en forme, et la variation de dimension haut-bas sous l'effet d'une variation de force de laminage est

relativement réduite.

Mais il faut noter que le maintien d'une tension constante entre cages n'est efficace que pour uniformiser les variations du diamètre libre B par rapport au diamètre voulu 5 Dsur toute la longueur de la pièce, et n'est pas nécessairement efficace pour réduire au minimum cette variation. Avec les progrès récents et remarquables de l'électronique, une tentative est maitenant faite selon laquelle un appareil de calibrage photoélectrique est disposé sur le côté arrière ou aval d'une cage de laminage pour calibrer différentes dimensions d'une barre ronde et, sur la base des données de calibrage, l'unité de serrage de la cage de laminage est actionnée pour commander les dimensions de la barre Par exemple, les demandes de brevets japonais n' 39066/75 et 39067/75 décrivent un procédé pourcontrôler l'interstice des cylindres ou la tension entre deux cages de laminage disposées en amont d'une cage spécifique, par le calibrage de la dimension haut-bas et de la largeur d'une

barre qui quitte la cage de laminage spécifique.

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Mais, étant donné que cette barre est vrillée après le laminage, le procédé est défectueux en ce que la dimension haut-bas et la largeur de la barre ne peuvent nécessairement pas être calibrés de façon satisfaisante même si un appareil de calibrage optique de profil ayant deux axes orthogonaux est associé avec les cylindres de la cage spécifique En outre, même si la dimension haut-bas et la dimension d'interstice peuvent être calibrées de façon satisfaisante, le contrôle seulement de la dimension haut-bas, et de la largeur de la pièce ne contribuent pas nécessairement de façon satisfaisante à la précision des dimensions du produit car la dimension d'épaulement est fréquemment la plus

grande de toutescomme déjà mentionné.

Un objet de l'invention est donc de proposer un procédé de calibrage qui pallie les défauts antérieurs mentionnés ci-dessus et selon lequel les caractéristiques de section ou de profil d'une pièce en forme de barre ou similaire laminée sont prises en considération dans le

but de calibrer exactement le profil de la pièce.

Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé de contrôle des dimensions ou du profil d'un matériau en forme de barre ou similaire laminé, selon lequel des données de profil obtenues par le calibrage, de la manière décrite ci-dessus, sont utilisées pour contrôler l'interstice des cylindres ou la tension pendant le laminage de la pièce afin de réduire au minimum les erreurs dimensionnelles

sur cette pièce.

Selon le procédé de l'invention appliqué au calibrage du profil d'une pièce en mouvement en forme de barre ou similaire, un appareil de calibrage de profil calibre la section ou le profil de la pièce en mouvement, en tournant continuellement autour de la pièce, les caractéristiques du profil de la pièce étant prises en considération pour calculer la dimension haut-bas, la largeur et la dimension d'épaulement de

la pièce sur la base des données de calibrage.

Egalement, selon le procédé de l'invention appliqué au contrôle du profil d'une pièce en mouvement en forme de barre ou similaire laminée, la dimension haut-bas, la largeur et la dimension d'épaulement calculées par le procédé ci-dessus et des expressions prédéterminées sont utilisées pour contrôler l'interstice des cylindres ou la tension dans au moins une cage de laminoir De préférence, dans le procédé ci-dessus de l'invention appliqué au contrôle du profil d'une pièce en forme de barre ou similaire laminée, les valeurs desdimensions haut-bas,de largeur et d'épaulement sont modifiées et corrigées en fonction d'une variation de la

température de laminage appliquée à la pièce.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention apparaîtront au cours de la description qui

va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: Les figures la à lc montrent comment le profil d'une pièce laminée est lié à l'interstice

des cylindres.

La figure 2 montre comment la forme des épau-

lements des cylindres varie avec l'usure progressive des cylindres, La figure 3 montre la coupe ou le profil d'une barre d'acier laminée,

Les figures 4 a et 4 b montrent comment l'inters-

tice des cylindres est corrigé pour compenser leur usure, La figure 5 montre des données de profil tracées par un appareil de calibrage tournant lorsqu'une barre d'acier d'un diamètre de 100 mm est laminée dans des conditions d'absence de tension entre cages, La figure 6 est un schéma illustrant le principe de base d'un appareil de calibrage utilisé selon l'invention,

La figure 7 est une vue en perspective de l'appa-

reil vu en figure 6, Les figures 8 a et 8 b illustrent une manière de traiter le signal, La figure 9 représente schématiquement une forme d'unité d'affichage utilisée selon l'invention, La figure 10 est une courbe montrant la relation entre la section d'une barre et le temps, La figure 11 montre une forme d'un dispositif de base utilisé de préférence pour le contrôle de profil de pièce selon l'invention, Les figures 12 a et 12 b montrent la relation entre la tension et la variation de largeur d'une barre laminée, Les figures 13 et 14 illustrent des dispositifs pratiques utilises de préférence pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, La figure 15 est une courbe montrant la relation entre la température de laminage et le taux de dispersion de largeur d'une barre laminée, La figure 16 montre la relation entre la gorge de l'un des cylindres à gorges opposés et le profil de moitié supérieure d'une barre laminée, Les figures 17 a et 17 b montrent la relation entr la correction d'interstice des cylindres et le changement de dimension d'épaulement, Les figures 18 a à 18 d montrent la relation entre la correction d'interstice des cylindres et les erreurs de dimension haut-bas, de largeur d'épaulement par rapport à la dimension voulue et Les figures 19 a et 19 b montrent la relation entre la correction d'interstice des cylindres et les erreurs des dimensions haut-bas et de largeur par

rapport à la dimension voulue.

Un mode de mise en oeuvre de calibrage selon

l'invention sera maintenant décrit au regard de la figure 6.

La figure 6 représente un appareil de calibrage tournant utilisé de préférence pour la mise en oeuvre du procédé de calibrage selon l'invention, appliqué au calibrage du profil, par exemple d'une barre 1 Au regard de la figure 6, la lumière émise par une source 2 Dasse par une lentille 3 pour être transformée en un faisceau parallèle et l'ombre de la barre 1 passe par une lentille réceptrice 4 pour être

focalisée sur une matrice 5 de convertisseur photoélectrique.

Sur la figure 6, cette matrice de convertisseur 5 a la forme par exemple d'un dispositif à couplage de charge Un signal pulsé de décalage est appliqué par un générateur d'impulsion 6 à la matrice de convertisseur 5 par un ensemble 8 à bague glissante de manière qu'un train d'impulsions correspondant à la luminosité relative de l'image formée sur la matrice de convertisseur 5 apparaisse et soit comptée par un compteur d'impulsions 7 Les données de diamètre de la barre 1, converties en un comptage d'impulsions sont appliquées à un calculateur 9 Dans le but de connaître la relation angulaire entre le diamètre calibré de la barre 1 et la verticale, un signal de sortie d'un capteur d'angle 13 est également appliqué au calculateur 9 auquel

est connectée une unité d'affichage 14.

La figure 7 est une vue schématique en perspective du mécanisme de l'appareil de calibrage, montrant que la source de lumière 2, les lentilles 3,4, la matrice de convertisseur photoélectrique 5 et l'ensemble des bagues glissantes 8 de la figure 10 sont montées ensemble sur une pièce tournante 12 qui tourne continuellement dans un sens prédéterminé, entraine par un moteur 10 autour de l'axe d'une partie fixe 11 L'ensemble de bagues glissantes 8 qui a pour fonction d'appliquer le signal pulsé à la pièce tournante 12, transmet également le signal de luminosité relative produit par la pièce tournante 12 Cette dernière tourne à une vitesse de 45 tours/min Par conséquent, pour le calibrage d'une section ou d'un profil de la barre 1, une durée de 0,66 seconde est nécessaire, pendant laquelle la pièce tournante 12 décrit un angle de 1800 Le capteur d'angle 13 représenté sur la figure 6 est couplé avec le moteur 10 et délivre un signal indi- quant la rotation de la pièce tournante 12 à partir d'un angle de référence et également un signal

indiquant la rotation de 1800 de la pièce tournante 12.

Le diamètre de la barre 1 est calibré chaque fois que la pièce tournante 12 décrit un angle de 60, de sorte que données de diamètre de barre sont indiquées au calculateur 9 pendant la rotation de 1800 de la pièce tournante 12 Un tel appareil de calibrage de profil du type tournant est décrit par exemple dans les demandes de

brevet japonais n'20271/78, 23729/78 et 160952/79.

La section ou le profil de la barre 1 sur la base de 30 données de diamètre est affiché graphiquement comme le montre la figure 6 sur l'unité d'affichage 14 par

le calculateur 9.

Le procédé de calibrage de pièces selon l'inven-

tion est mis enoeuvre en utilisant l'appareil de calibrage mentionné cidessus Chaque fois que le capteur d'angle 13 détecte la rotation de 6 des pièces de calibrage 2

à 5, le signal de sortie de comptage du compteur d'impul-

sions 7 est appliqué au calculateur 9 Le signal de sortie de comptage provenant du compteur 7 dans ce cas indique le comptage correspondant au diamètre moyen car les trains d'impulsion produits par la matrice de convertisseur 5 pendant la rotation de O' des pièces de calibrage 2 à 5 sont continuellement intégrés Les n données d'entrée de diamètre appliquées durant la rotation de 1800 des pièces de calibrage de 5 sont mémorisées dans le calculateur 9 avec les numéros d'identification

d'angle, dans un ordre séquentiel.

Quand le nombre des données d'entrée de diamètre appliquées atteint la valeur n, le diamètre libre B et les diamètres maximum et minimum L et H à l'exception du diamètre libre B, sont calculés sur

la base des données d'entrée.

Les figures 8 a et 8 b sont des courbes de données obtenues de cette manière La courbe étagée en trait plein représentée sur chacune des figures 8 a et 8 b représente des données enregistrées par un enregistreur à plume lorsque le signal de sortie de l'appareil de calibrage tournant décrit dans la référence N 1 est appliqué à l'enregistreur pendant le laminage d'une barre d'acier d'un diamètre de 100 mm La feuille de tracé est entrainée vers la droite et le signal d'entrée de données de diamètre provenant de l'appareil est enregistré dans la direction longitudinale Cela est équivalent au cas o les N données de diamètre appliquées à l'unité de traitement de signaux sont tracées de la gauche vers la droite dans l'ordre de leur application L'angle indiqué sans parenthèse sur la figure 8 a indique l'angle de rotation de l'appareil et la rotation de 180 correspond au tracé de toutes les données de diamètre Dans cet exemple, la variation des données de diamètre est à peu près une courbe à régression Y = A sin O L'angle indiqué entre parenthèses sur la figure 8 b indique la valeur de O dans la courbe à régression

et le diamètre à &= 900 est le diamètre libre B de la barre.

La figure 8 a correspond au cas o une forte tension est appliquée entre les cages de laminoir, ou lorsque la dimension de la matière pénétrant dans l'interstice du cylindre est faible Ainsi, la valeur réelle du diamètre à &= 90 est inférieure à la valeur de A sin O La figure 8 b correspond au cas contraire et la valeur réelle du diamètre à 9 = 90 est supérieure à la valeur de A sine Par conséquent, les données correspondant à A sin O indiquent le diamètre libre B de la barre et les plus grandes et les plus petites données à l'extérieur de la plage angulaire b = 60 -120 dans la plage de O = O '-180 ' indiquent les diamètresmaximum, et minimum L et H respectivement Ces données sont appliquées avec leurs numéros d'identification d'angle à l'unité d'affichage 14 de la figure 6 Le numéro d'identification d'angle correspondant aux données de diamètre libre B doit rester pratiquement inchangé dans un même matériau ou plusieurs matériaux lorsque la barre est vrillée uniformément Par conséquent, si une forte variation se produit dans le numéro d'identification d'angle, le calculateur 9 décide que l'unité de traitement de signaux est anormaleet interrompt le fonctionnement de

cette unité.

Après le traitement effectué de la manière décrite ci-dessus, les N données de diamètre et les _ données d'identification d'angles sont initialisées et la période suivante de traitement de données pendant

la rotation suivante de 1800 a lieu.

La figure 9 illustre une forme d'unité d'affichage 14 dans laquelle le nombre N est choisi N = 30 Le diamètre libre B, le diamètre maximal L et le diamètre minimal H à l'exception du diamètre libre B sont affichés numériquement par des caractères alphanumériques et les

angles individuels sont affichés par 30 diodes électro-

luminescentes tricolores Sur la figure 9, B, L et H sont

affichés respectivement en rouge, en vert et en orange.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les données mesurées par l'appareil des figures 6 et 7 sont affichées graphiquement comme le montre la figure 5 et sont également enregistrées par rapport au temps sur un enregistreur à plume (non représenté) de la manière représentée sur la figure 10 Il résulte de recherches et d'études de nombreuses configurations de ces diamètres de profil par rapport à l'axe des temps, que

les données de diamètre changent plus brusquement aux sur-

faces libres des cylindres Par conséquent, selon la figure 10, le diamètre au point (a) représente la largeur et le diamètre au point (b) espacé

de 90 du point (a) représente la dimension haut-bas.

En outre, le diamètre au point (c) qui est proche angu-

lairement du point (a) représentant la largeur et qui est la plus grande de toutes à l'exception de la largeur et de la

dimension haut-bas représente la dimension d'épaulement.

Bien que ces angles aux points (a), (b) et (c) soient en correspondance avec le signal de sortie du capteur d'angle 13 de la figure 6, la correspondance entre le signal de sortie du capteur et les angles correspondant à la dimension haut-bas et à la largeur des cylindres ne peut être

complète quand la barre I est vrillée.

Il est connu que la moindre usure se produit dans les régions supérieure et inférieure des cylindres à gorges Par conséquent, il est également efficace de trouver des régions coincidant avec les régions connues de courbure de la gorge des cylindres à gorges et de décider que la distance centre à centre des régions spécifiques soit la dimension haut-bas Autrement dit, les différences entre les 30 données de diamètre peuvent être calculées pour obtenir la série de ces différences et la ligne reliant les points des moindres diffdrences peut être décidée être la dimension haut-bas Lorsque le diamètre haut-bas H, le dianmètre de largeur B et le diamètre d'épaulement L sont trouvés, les erreurs 6 H, AB et AL des diamètres respectifs par rapport au diamètre D voulu peuvent être calculées Etant donné qu'il est connu que l'un parmi le diamètre haut-bas H et le diamètre de largeur B est le plus petit de tous, le diamètre de la barre s'approche de la valeur D voulue et la précision peut être améliorée lorsque les valeurs absolues de ces erreurs AH, AB et AL sont

réduites au minimum.

La figure 11 représente un mode de réalisation d'un dispositif utilisé de préférence pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle de profil de pièce en

utilisant les résultats des mesures comme décrit ci-

dessus.

Selon la figure 11, une pièce 1 à laminer en forme de barre ou similaire est amenée vers la droite le long de la ligne de passage d'un laminoir pour passer dans l'interstice des cylindres canelés 15, 15 ' entraînés par un moteur d'entraînement 20, puis par l'interstice des cylindres canelés 16, 16 ' Une unité 17 de calibrage de diamètre contrôle en continu les diamètres aux positions périphériques de la pièce 1 et le signal de sortie de l'unité de calibrage de diamètre 17 est appliqué à une unité 18 de réglage de tension, et de là à une unité

19 de commande de tension.

Le procédé de contrôle de profil de pièce selon l'invention sera maintenant décrit en regard des

figures 11, 12 a, et 12 b.

La figure 12 a montre des données expérimentales pour illustrer la relation entre la tension appliquée à une pièce en forme de barre ou similaire et le taux de variation de la dimension d'interstice B (dimension libre B) de la pièce Sur la figure 12 a, àB = B Ba o B et B sont tels que représentés sur la figure 12 b La tension à appliquer à lacage de laminoir N O i est de préférence une tension arrière en raison du fait que l'invention est plus efficace quand la cage de laminoir n' i est la cage la plus en aval et que le changement de largeur de la pièce dû à l'application de la tension arrière est supérieur à celui dû à l'application d'une tension avant Ainsi, si la tension arrière est appliquée selon l'invention, la tension voulue î est obtenue par l'équation suivante ( 1)

kdx _B-4 Do) 1.

K B

o k est la résistance à la déformation et K est le

coefficient de conversion de variation tension-interstice.

Bien que dans le cas de la figure 12 a, K = 0,44, il varie en fonction du calibre des cylindres Le symbole D O représente le diamètre prédéterminé qui doit être obtenu par la commande de tension et la valeur de Do peut être toute valeur appropriée entre les valeurs de L

et H en fonction de l'objectif.

Le signal représentant la valeur calculée de È est appliqué à l'unité 19 de commande de tension représentée sur la figure 11 et la vitesse de rotation des cylindres 15 et 15 ' de la cage de laminoir no (i-1) est commandée de manière que la tension à cette cage de

laminoir n (i-1) soit amenée à Ce.

La figure 11 illustre un dispositif qui est agencé pour contrôler le profil de la pièce en commandant la tension arrière, dans lequel la vitesse de rotation du moteur d'entraînement 20 qui entraîne les cylindres et 15 ' de la cage no (i-1) est corrigée et contrôlée

sur la base de la valeur calculée de f.

Bien que l'unité 18 de réglage de tension et l'unité 19 de commande de tension soient représentées comme des unités séparées sur la figure 11, elles peuvent être confondues en une seule unité en utilisant un

dispositif comme un calculateur de processus.

De plus, la tension voulue, î peut être calculée à partir des valeurs moyennes de B, L et H déterminées sur une seule pièce et les dimensions des pièces suivantes

sont contrôlées sur la base de la valeur calculée de M'.

En variante, la commande peut être assurée seulement si les valeurs de B, L et H changent de façon importante

dans une même pièce.

Dans le présent mode de réalisation, le contrôle de profil est effectué de manière à maintenir constante la valeur de B entre L et H, pendant que le conducteur du laminoir commande l'interstice pour réduire au minimum les erreurs de diamètre aux positions périphériques de la pièce par rapport au diamètre voulu D en raison de l'usure

des cylindres et des variations des tolérances dimension-

nelles et autres facteurs.

Dans un second mode de réalisation de l'invention,

ce contrôle d'interstice des cylindres est automatisé.

A cet effet, une unité de commande d'interstice de cylindre est prévue pour la cage de laminoir n i pour commander les valeurs de L et de H, de manière que la valeur de H+(L-H)/2 soit égale au diamètre voulu D, sous le contrôle de l'interstice des cylindres ou de l'unité de commande de réduction, en réduisant ainsi au minimum les erreurs de diamètre dans les positions périphériques du produit par rapport au diamètre

D voulu.

La figure 13 montre la structure du second mode

de réalisation.

En regard de la figure 13, les données représentant L et H sont appliquées par l'unité de calibrage de diamètre 17 à une unité 21 de contrôle de réduction Sur la base de ces données de L et H, l'unité 21 de contrôle de réduction calcule et contrôle le facteur de correction X de réduction ou d'interstice de cylindre à la cage de laminoir n' i, de manière que la valeur de H+(L-H)/2 soit égale au diamètre voulu D La valeur de X est donnée approximativement par l'équation ( 2) suivante

X = 2 D L H ( 2)

1 + sin O Le symbole e dans l'équation ( 2) désigne l'angle de position du diamètre maximal L mesuré à partir de la position du diamètre libre B et la relation suivante est respectée: O' G B < 1800 Dans l'équation ( 2), les symboles D, L et H désignent les valeurs des diamètres correspondants à l'état laminé à chaud de la pièce et l'élasticité des cylindres dans la cage de laminoir est négligée. La commande de l'interstice des cylindres à la cage N O i est telle que l'un des cylindres est déplacé de la distance x dans la direction qui établit ou qui maintient l'intervalle voulu entre les cylindres et le moteur d'abaissement 23 est commandé sur la base du signal d'entrée, indiquant l'intervalle actuel entre les

cylindres, appliqué à une unité servomotrice 22.

Le dispositif de ce mode de réalisation comporte également l'unité 19 de commande de tension qui détermine la tension à la cage de laminoir no i pour qu'elle soit

égale à î Dans le deuxième mode de réalisation de l'in-

vention, il est également nécessaire de commander La vitesse de rotation du moteur d'entraînement 20 pour compenser les variations d'écoulement de masse provoqumes par la correction de l'interstice de la cage de laminoir n i A cet effet, les données X sont apliq'es ar l'unité 21 de commande de réduction C l'unité 19 de co>mmande

de tension.

Dans les modes de réalisaion de I 'Inention qui ont été décrits ci-dessus, la taens apiiquèe - la oage de laminoir n i est conmmandrde our déter ne r l e diamètre libre B Mais, meoie si la tension de valeur constante est appliquée à toute la longueur de le mati Ae avancée entre la cage ng (i-1) et la cage nr i, la forme de la natl re à partir de son extrémité avant jusïqu'à la partie s t nt de l'interstice des cylindres de la cage no (i-1) n'est pas uniforme, Ce phénomène peut être attribué à l'effet mutuel de tension entre les cages Il en est ainsi car dans l'état o la matière passe entre les cages n (i-1) et no ien même temps, une tension apparaît entre toutes les cages qui serrent la matière entre lelurs cylindres et les valeurs des tensions varient également en fonction du nombre des cages Par conséquent, la forme finale du produit n'est pas uniforme sur toute sa longueur Bien que la valeur de la tension appliquée pour la commande de B ne soit pas

aussi grande et par conséquent varie dans une plage rela-

tivement étroite dans de nombreux cas, cela pose un problème spécialement lorsque les tolérances de dimensions

sont très strictes.

Dans un troisième mode de réalisation décrit ci-après, ce problème est résolu afin d'assurer une meilleure précision dimensionnelle du produit Selon ce mode de réalisation, les interstices des cylindres

2-28333

des cages N O (i-1) et N O i sont commandés pour déterminer B, H et L et toutes les tensions entre les cages sont réglées

à zéro ou une valeur très faible.

La figure 14 montre la structure d'un ensemble employé pour la mise en oeuvre de ce quatrième mode de réalisation de l'invention Selon la figure 14, les données représentant B, L et H sont appliquées par l'unité 17 de

calibrage de diamètre à l'unité 21 de contrôle de réduction.

Sur la base de ces données, B, L et H, l'unité 21 de contrôle de réduction, calcule et contrôle le facteur de correction X de l'interstice de la cage no i et le facteur Y de l'interstice de la cage (i-1) afin que la valeur H + (L-H)/2 soit égale au diamètre D voulu, et la valeur de B est maintenue constante entre celles de L et H La valeur de X est calculée, par exemple d'après l'équation ( 2) tandis que la valeur de Y est calculée par exemple selon une formule expérimentale. La commande d'interstice des cylindres de la cage N O i est effectuée de la même manière que dans le mode de réalisation décrit au regard de la figure 13, pour que l'interstice soit réduit d'une quantité X qui compense l'usure maximale Y, de sorte que le lieu B est maintenant déplacé sur le lieu C représenté sur la figure 4 b Ainsi, les écarts sont distribués dans le sens positif et le sens négatif pour réduire au minimum les

erreurs de B, L et H par rapport au diamètre D voulu.

Selon les circonstances, le diamètre d'interstice B est plus grand ou plus petit que le diamètre haut-bas H et le diamètre d'épaulement L Il est donc nécessaire de commander la valeur de B pour qu'elle se situe entre celles de H et L, tout en tenant compte également du changement résultant de la correction d'interstice de la cage n i de la quantité X Bien que la valeur du diamètre d'interstice B après la commande d'interstice puisse être choisie pour convenir sans affecter l'erreur

2 28333

maximale de toutes les dimensions par rapport à la valeur voulue, pourvu qu'elle se situe entre les valeurs de H et L, la valeur de B est de préférence aussi proche que possible de celle de H lorsque le rendement de fabrication du produit est pris en considération. Les équations ( 3) et ( 4) ci-après expriment les relations entre le facteur de correction Y de l'interstice de la cage N O (i-1} disposée directement en amont de la cage N O i qui est la cage la plus en aval, et le facteur X de l'interstice de la cage n i, ainsi que des changements AB et AH du diamètre d'interstice B et du diamètre haut-bas H du produit Les équations ( 3) et ( 4) sont des formules expérimentales obtenues par un calcul régressif de données de diamètre lues pendant un laminage réel sur une barre

d'un diamètre de 80 mm, selon le mode H-V alterné.

AB = t 050 Y0,21 X ( 3) t AH = 0,028 Y0,93 X ( 4) Le facteur de correction Y de l'interstice de la

cage N O (i-1) qui est nécessaire pour que le diamètre -

de largeur B contrôlé soit réglé à une valeur constante entre les valeurs de H et L est maintenant calculé en utilisant les formules expérimentales ( 3) et ( 4) La valeur Bx du diamètre de largeur B qui varie sous l'effet de la correction de l'interstice de la cage no i est

donnée par l'équation ( 5) ci-après.

Bx = B + 0,21 X ( 5) Par contre, le diamètre haut-bas contrôlé H est donné par (H-X) après que l'interstice de la cage n i ait été corrigé par le facteur de correction X par conséquent, le facteur de correction Y de l'interstice de la cage n (i-1) quand le diamètre de largeur B est ccntrôlé pour être égal au diamètre haut-bas H est donné par l'équation suivante ( 6):

Y = -2 (B + 0,21 X H + X) ( 6)

Pour un contrôle précis du profil, il est préfé-

rable que la variation de fluage dueaux réductions par les cages N O i et (i-1) soit contrôlée simultanément avec la commande des vitesses de rotation des cylindres Par conséquent, le dispositif de la figure 14 comporte une unité 19 de commande de tension à laquelle sont appliqués des signaux indiquant les valeurs de X et Y provenant de

l'unité 21 de contrôle de réduction.

Troisièmement, un mode de réalisation de l'invention appliqué à la modification ou à la correction des interstices des cylindres de la cage aval N O i et de la cage N O (i-1) en relation avec une variation de température de laminage appliquée à la barre ou similaire

sera maintenant décrit.

La figure 15 montre des données expérimentales pour illustrer la relation entre la température de laminage et le taux de dispersion de largeur, par exemple pour une barre laminée Plus précisément, la figure 15 montre la relation entre la température de laminage T et le taux de dispersion de largeur b 2/b 1 entre la largeur b 2 du côté de la sortie et le diamètre mineur b 1 du côté de l'entrée d'une barre ovale quand la barre a un diamètre majeur de 45,61 mm et un diamètre mineur b 1 de 19,65 mm, cette barre étant laminée par une cage ayant des cylindres à gorges définissant un calibre rond de 25,6 mm de diamètre Il apparaît au regard de la figure 15 que le taux b 2/b 1 augmente avec l'abaissement de la température de laminage T Le procédé selon l'invention est basé sur cette dépendance de température confirmée expérimentalement du taux de dispersion de largeur b 2/b 1 et a pour but de compenser ce changement en fonction de la température du taux de dispersion de largeur en modifiant ou en corrigeant les interstices des cylindres des cages n' i et N O (i-1) Au cours des expériences qui ont fourni les données expérimentales de la figure 15, l'interstice des cylindres de la cage a été fixé de manière à ne provoquer auca changement de la dimension haut-bas de la barre (dimension A-A) de la figure 1 Mais en raison du fait que dans la pratique du laminage des barres, plusieurs calibres différents de, cylindres sont préparés et que les cylindres des cages sont décalés de façon appropriée pour répondre à différentes dimensions des-pièces, il s'est avéré, bien que la rigidité du laminoir soit sujette à variation, que cette rigidité elle-même n'est pas aussi grande et il est apparu que la variation de dimension haut-bas de la barre n'est

pas non plus négligeable.

Pour en revenir à la figure 15, la valeur (b 2 -b 1) de la dispersion de largeur est exprimée par rapport à la température de laminage T de la manière suivante b 2 b 1 = { 0,28 0,02 (T 900)/1001 ( 7) On considérera maintenant seulement la variation Ab de la largeur b 2 due à un changement AT de la température de laminage T Ab s'exprime de la manière suivante: àb = -0,02 b 1 l AT/100 = R 1 t ( 8) Cette relation peut être déterminée expérimentalement

pour toutes les dimensions des barres ou être déterminée-

par l'analyse des données obtenues pendant un laminage pratique Par ailleurs, étant donné que la force de laminage est également fonction de la température de laminage T, une variation 4 H de la dimension haut-bas H est donnée suivant la loi de Hooke comme suit:

AH = AF/M ( 9)

o M est la rigidité du laminoir (tonnes/mm) La variation AF de la force de laminage peut être attribuée à la variation AT de la température de laminage T et cette valeur peut aussi être calculée expérimentalement ou par l'analyse des

données obtenues pendant un laminage pratique.

La variation b H de la dimension haut-bas H représentée par l'équation ( 9) affecte la largeur B Il en est ainsi car, si la section du côté d'entrée de la barre est constante, la cage de laminoir maintient pratiquement constante la section du côté de sortie Ainsi, la largeur est d'autant plus

petite que la dimension haut-bas est grande, et récipro-

quement. Dans la relation donnée par l'équation ( 8):la dimension hautbas est fixée Par conséquent, si la dimension haut-bas H subit une variation, la variation résultant A B de la largeur B est à peu près donnée par l'équation ( 10) ci-après dans laquelle la variation Ab' de la largeur B sous l'effet

d'un changement AH de la dimension haut-bas H est sous-

traite de Ab: AB = Ab hb' = Ab R 2 AH =Ab R 2 AF/M (10) Dans l'équation ci-dessus, R 2 est une constante positive qui peut être calculée à partir de la variation AB de la largeur B résultant de la variation AH de la dimension haut-bas H pendant un laminage pratique La valeur de R 2 est 0, 21 dans le cas de l'équation ( 3) donnant la valeur de AB de la barre d'un diamètre de 80 mm laminée

par la cage la plus en aval.

De cette manière, la variation AH de la dimension haut-bas et la 'ariation AB de la largeur B résultant de la variationh T de la température de laminage T peut être calculée Les facteurs de correction des interstices des cylindres des cages n i et N O (i-1) sont alors calculés de manière que &H et AB puissent être annulés et que le produit ne soit pas soumis à la variation de profil résultant du changement AT de température de laminage T. Il sera supposé que le mode de laminage est le mode H-V alterné et que la barre a un diamètre de 80 mm

comme décrit ci-dessus Le facteur de correction d'inters-

tice Y à la cage no (i-1) et le facteur X de la cage n i peuvent être calculés en substituant les valeurs Bl I et AB données par les équations ( 9) et ( 10) dans les équations ( 3) et ( 4) dans une relation positivenégative inversée

et en résolvant les équations simultanées ( 3) et ( 4).

Dans le cage N O (i-1) il suffit de mesurer la température de laminage sur le côté d'entrée de la cage N O (i-1) pour l'utiliser pour le calcul des facteurs de correction Y de l'interstice Par contre, dans le cas de la cage N O i, il s'écoule un certain temps jusqu'à ce que la partie de barre qui a été laminée par la cage (i-1) soit laminée par la cage n i et en raison de l'allongement résultant de la variation de dimension de la barre après avoir été laminée par la cage N O (i-1), des difficultés apparaissent dans le contrôle de la position de la partie correspondante de la barre entrant dans la cage no i Par conséquent, dans le cas de la cage n i, il est souhaitable de commander cette cage par une réaction de la valeur calculée de l'allongement donnéepar l'équation ( 9) Mais dans ce cas, il apparaît que la valeur de AF est nécessairement plus grande que celle résultant de l'effet de A T car l'effet du changement de la section de la barre résultant de la réduction à la

cage (i-1) doit être additionné.

Un quatrième mode de réalisation sera maintenant expliqué, dans lequel le contrôle d'interstice des cylindres est appliqué seulement à la cage la plus en aval pour

le laminage d'une barre ou similaire.

La figure 16 montre la flexion de la gorge d'une paire de cylindres à gorges, avec la moitié supérieure par exemple d'une barre La surface de la gorge des cylindres à gorges est rectifiée afin d'obtenir le rayon standard R O autour du point p O quand l'interstice des cylindres est l'interstice standard d O Si la variation élastique d'interstice résultant de l'application de la force de laminage est négligée, la barre a une section ou un profil représenté par les hachures sur la figure 16 et, bien que le rayon de la barre coincide avec celui de la gorge des cylindres dans la direction haut-bas, il diffère du rayon standard R dans la direction des régions libres non maintenues par les cylindres Il sera supposé au regard de la figure 16 que l'interstice augmente de d O à (d O +A) Ensuite, sur un côté du calibre, le centre de la section se décale en un point P' de (d O O +A)/2 et le diamètre haut-bas est maintenant 2 Ro + A qui dépasse la valeur précédente de A Par ailleurs, un autre diamètre ou diamètre d'épaulement D() qui est décalé angulairement du diamètre haut-bas de O est exprimé comme suit: D( 2) = 24 R+(A)2 + 2 R% cos ( 11) Etant donné que RO >>, lîéquation ( 1) peut s'exprimer comme suit:

D = 2 R + 1 + ()2 + /2

< 8)1 2 R Rocos O 2 Ro + ( 1 + A cos) 2 R o = 2 R+ Acos 8 ( 12) 2 O Il apparaît au regard de l'équation ( 12) que D() est (O) supérieur seulement au diamètre haut-bas de Acos O. Le diamètre d'épaulement est plus proche du diamètre de largeur que du diamètre haut-bas et il est décalé angulairement de ce dernier d'environ 9 = 60 et par conséquent, il ne change que d'environ 0,54 même si l'interstice varie de do à (do + A) Cette relation apparaît sur la figure 17 a sur laquelle l'axe vertical représente la variation AL du diamètre d'épaulement L ou la variation A B du diamètre de largeur B et l'axe horizontal représente le facteur de correction X de la

réduction ou de l'interstice.

Par ailleurs, la largeur de la barre n'est pas restreinte par les cylindres de la cage n i et, étant donné que la direction haut-bas de la barre laminée par la cage n (i-1) correspond à la direction libre de la barre laminée de la cage N O i, la réduction de la cage N O (i-1) est dominante pour la largeur Mais dans l'état o le métal de la barre remplit correctement le calibre défini entre les cylindres à gorges de la cage aval ou N O i, une diminution de l'interstice de cette cage entraîne un fluage du métal dans la direction de la largeur, conduisant à une largeur accrue tandis qu'une augmentation de l'interstice entraîne un raccourcissement du métal dans la direction de la largeur conduisant à une largeur réduite Cette relation est représentée sur la figure 17 b sur laquelle il apparaît que le taux de variation AB de la largeur B est inférieur à celui de variation A de l'interstice des cylindres et qu'il tend à se saturer Il apparaît ainsi que la largeur est de préférence corrigée grossièrement à la cage N O (i-1) puis corrigée plus précisément à la cage N O i Par conséquent, le facteur de correction nécessaire pour la réduction ou l'interstice peut être déterminé lorsque des erreurs A Ho, AB et AL des dimensions haut-bas,' de largeur et d'épaulement par rapport à la valeur voulue

du diamètre sont trouvées à la sortie de l'appareil de -

calibrage de-profil précité adapté pour calibrer le profil de la barre Les figures 18 a à 18 d sur chacune desquelles l'axe vertical représente les erreurs de dimension et l'axe

horizontal représente le facteur de réduction ou de cor-

rection d'interstice, montrent les relations entre les

diverses valeurs de AH, AB et AL.

Tout d'abord, si les erreurs de dimensions sont grandes dans l'ordre des dimensions d'épaulement,haut-bas et de largeur comme le montre la figure 18 a, l'angle d'épaulement 9 est choisi à 600 et les taux de variation de la dimension d'épaulement L et de la largeur B par rapport au taux de variation de l'interstice des cylindres sont choisis respectivement à 0,5 et 0,33

en décalant la valeur de X vers X O dans le sens négatif.

Avec cette disposition, le changement de dimension d'épaule-

ment est égal au changement de dimension haut-bas et le changement de largeur est nul de sorte que leserreurs de dimensions peuvent être réduites au minimum

dans ce cas.

Sur la figure 18 b, les erreurs de dimensions sont grandes dans l'ordre des dimensions haut-bas, d'épaulement et de largeur Dans ce cas, également, la valeur de X est décalée dans le sens négatif jusqu'à ce que les erreurs soient minimales à un point P pour lequel la variation de dimensions haut-bas est égale à la variation de largeur Dans le cas de la figure 18 c, la réduction est excessivement grande pour provoquer un bourrelet du métal et la variation de largeur est la plus grande et elle est suivie dans l'ordre par les variations de dimensions d'épaulement et haut-bas Dans ce cas, la valeur de X est décalée à l'inverse dans le sens positif jusqu'à ce que les erreurs soient minimales en un point P pour lequel la variation de dimension haut-bas est égale à la variation de largeur Dans le cas de la figure 18 d, la variation de largeur est extrêmement petite Dans ce cas, l'interstice des cylindres de la cage N O (i-1) disposée directement en amont de la cage n' i est augmenté plutôt que de réduire au minimum les erreurs au point P en décalant X sur X O Ainsi, la largeur B de la barre laminée par la cage n O (i-1) est augmentée pour produire l'erreur de largeur a B'i et la valeur de X à la cage N O (i-1) est décalée en X'I afin que les erreurs soient minimales

en un point P' Ce mode peut encore réduire les erreurs.

Dans le cas de la figure 18 d, selon laquelle AB est relativement grand, la courbe de largeur tend à se saturer quand les valeurs de X produisent une variation extrêmement grande comme le montre la-figure 17 b et il est difficile de trouver le facteur de correction optimal de réduction ou d'interstice des cylindres Par conséquent, la correction de l'interstice des cylindres est réglée de préférence pour être aussi petite que possible dans le but d'un contrôle de dimension précis et de

réduction au minimum des erreurs.

Comme cela a été décrit ci-dessus, si le facteur de correction X de réduction ou d'interstice à la cage N O i est réduit, la variation de dimension haut-bas AH, la variation de dimension d'épaulement AL et la variation de largeur AB peuvent être déterminées linéairement de façon approximative comme suit

AH = X;, ( 13)

AL = Xcos 4 ( 8 = 600 750) ( 14)

AB = A X ( 15)

Par conséquent, quand l'erreur de dimension haut-bas AH 0, l'erreur de dimension d'épaulement O LL et l'erreur de largeur AB par rapport au diamètre voulu sont trouvées, la valeur de X qui réduit au minimum les valeurs maximales (valeurs absolues) des erreurs respectives peut être calculée à partir des trois équations ( 16),( 17) et ( 18) ci-après dans lesquelles AH OP, L O et À 4 Bo sont additionnées aux équations ( 13), ( 14) et ( 15) respectivement: t H =LàHo + X ( 16) A L =IL L + Xcos & ( 17)

A B = AB + A X ( 18)

* Autrement dit, la valeur de X donnant les valeurs absolues égales de deux quelconques des membres de gauche des trois équations ci-dessus est calculée et la valeur maximale de X est ensuite déterminée pour les équations

contenant la valeur absolue de l'équation qui reste.

Lorsqu'une telle procédure est répétée pour les trois combinaisons des trois équations afin de sélectionner le minimum des valeurs maximales de X ainsi déterminées ctte valeur minimale choisie de X donne la solution recherchée Les coefficients cos 9 et A dans les équations ci-dessus sont constants, et ils ont été préalablement calculés pour chacune des dimensions des barres et conservés en mémoire Mais les variations des dimensions haut-bas,d'épaulement et de largeur résultant de la correction de réduction ou d'interstice de la valeur X au cours du contrôle peuvent être calculées sur la base de la sortie de l'appareil de calibrage de profil précité et ces constantes peuvent être corrigées de façon appropriée sur la base des variations calculées En outre, comme cela a déjà été décrit au regard de la figure 15, la caractéristique de dispersion de largeur b 2/b varie en réponse aux

variations de la température de laminage T La carac-

téristique représentée sur la figure 10 est assurée dans l'état o l'interstice de la cage est fixé Mais en réalité, la résistance à la déformation d'une

matière laminée n'est pas constante, mais variable.

Par conséquent, l'interstice de la cage de laminoir change de àF/M (M: constante du laminoir) en raison d'une variation AF de force de laminage F quand la rigidité de la cage est faible Par conséquent, la variation ABAT en fonction de la température de la largeur B sous l'effet d'une variation WT de la température de laminage T représentée sur la figure 15 n'est pas exprimée par

ABA= C AT (C < O) ( 19)

AT mais en réalité par

ABAT = C AT + A F/M ( 20)

dans laquelle la variation de la largeur sous l'effet de la variation d'interstice descylindres 4 F/M est additionnée à l'équation ( 19) Les coefficients C

et A dans l'équation ( 20) peuvent être déterminés sta-

tistiquement sur la base de la variation de largeur AB dans l'équation ( 20) et de nombreuses

données mesurables en pratique de la variation de tem-

pérature ET et de la variation de force de laminage AF Dans ce cas, il est souhaitable que l'interstice des cylindres de la cage ne soit pas changé volontairement par l'extérieur, et, bien que la variation de force de laminage OF puisse être mesurée réellement par une cellule de charge, elle peut être prévue à partir de la valeur de ET en utilisant un modèle numérique Par conséquent, des erreurs de dimensions haut-bas, d'épaulement et de largeur résultant d'une variation AT de la température de laminage T peuvent être exprimées en ajoutant la variation d'élasticité de laminoir AF/M aux équations ( 16), ( 17) et ( 18) et en tenant compte également de l'équation ( 20) de la manière suivante

AH = AH + AF/M + X ( 21)

AL = AL+ (AF/M + X) cos ( 22) t 5 B = AB+ A(AF/M + X) ( 23) La valeur optimale de X peut être déterminée à partir de ces équations ( 21), ( 22) et ( 23) comme déjà

décrit en regard des figures 17 a et 17 b sur la base des-

quelles les équations ( 16), ( 17) et ( 18) sont obtenues. Autrement dit, la valeur de X donnant des valeurs absolues égales de deux

quelconques des trois équationssimultanées

est calculée, la valeur maximale de X est ensuite déter-

minée pour les équations contenant la valeur absolue de l'équation qui reste et cette procédure est répétée pour les trois combinaisons des trois équations pour choisir le minimum des valeurs maximales La correction de l'interstice des cylindres sur la base de la valeur optimale de X est effectuée tout en confirmant le résultat de la correction de la sortie de l'appareil de calibrage de profil Par conséquent, la phase de correction est répétée 10 à 20 fois pour une même barre, en tenant compte de la réponse du moteur de réglage d'interstice et du retard de transmission du signal vers l'appareil de calibrage Le capteur de température qui détecte la température

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de la barre laminée est disposé sur le côté d'entrée de la cage et le signal indiquant la température détectée est retardé d'un temps nécessaire pour que la barre

entre dans la cage.

Un autre mode de réalisation de la commande d'interstice des cylindres appliqué seulement à la cage de laminoir la plus en aval pour le laminage d'une pièce en forme de barre ou similaire sera maintenant décrit. Comme cela a déjà été indiqué, la variation AH de la dimension haut-bas H et la variation AB de la largeur B, par exemple d'une barre, résultant d'une variation AT à la température de laminage T peuvent être calculéesrespectivement à partir des équations ( 9) et ( 10) Le cas sera maintenant considéré dans lequel l'interstice des cylindres dans la cage en aval est corrigé par une valeur X pour atteindre l'égalité entre

AH et AB.

Maintenant, la variation de dimension haut-bas AH et la variation de largeur AB pouvant être attribuées à la variation des températures de laminage AT sont classées dans les deux cas AH > AB et AH < AB Les figures 19 a et 19 b sur lesquelles l'axe vertical représente les variations de dimensions AH AB et l'axe horizontal représente la variation de réduction ou d'interstice X montrent comment AH et AB sont affectés par X. Cas 1: MH 3 AB Cela correspond au cas o la rigidité du laminoir est faible comme le montre la figure 19 a Bien que le taux de variation de AH soit plus grand que celui de 6 B, AH

diminue avec la diminution de la valeur de X (X < O).

Etant donné qu'en même temps AB augmente, le taux des variations de dimension devient minimal en un point P

auquel H = AB.

Cas 2 AH < AB Cela correspond à un cas dans lequel la rigidité du laminoir est grande comme le montre la figure 19 b Bien que le taux de variation de AB soit plus grand que celui de AH, A H augmente avec l'augmentation de la valeur de X (X > O), et, en même temps, 2 B diminue Par conséquent, il existe un point P' auquel AH est égal à AB et le taux

des variations de dimension devient minimum en ce point.

Ainsi, le facteur de correction X voulu de l'interstice des cylindres doit satisfaire les relations suivantes dans lesquelles la variation de dimension haut-bas AH résultant de la variation d'interstice X et la variation de largeur b B' résultant de la variation de dimension haut-bas H sont prises en considération

X + AH = AB + AB'

X = AF/M = AB R 2 X

= Ab R AF R 2 X ( 24) M Par conséquent, X est déterminé par Ab ( 1 + R 2) AF

1 + R 2

-Ab AF ( 25)

1 + R 2 M

R AF

R i _______FAT ( 26)

1 + R 2

Ainsi, le facteur de correction X nécessaire peut être calculé sur la base de la variation d'étalement de largeur Ab et de la variation élastique AF/M ( = AH) pouvant être attribuées directement à la variation de température de laminage AT et en corrigeant ainsi l'interstice des cylindres, les variations de dimension haut-bas et de largeur sont données par hb/HR 2 depuis l'équation ( 24) et cette valeur Ab/HR 2 donne le minimum des valeurs maximales de t H et ûB Le coefficient R 1 de variation de largeur pouvant être attribué à la variation de température de laminage et le coefficient R 2 de variation de dimension d'interstice pouvant être attribué à la variation de dimension haut-bas sont des constantes déterminées pour chacune des dimensions individuelles des barres Chacun de

ces coefficients R 1 et R 2 peut être déterminé approxi-

mativement par une expression quadratique ou toute autre expression appropriée si l'expression de relation n'est

pas linéaire.

Il apparaît en regard de la description ci-

dessus du sixième aspect du procédé de l'invention que la précision dimensionnelle peut être améliorée car le taux de variation de réduction ou d'interstice des cylindres pouvant être attribué à la variation de température de laminage peut être diminué de MAX h F Ab R 2 AF) à ib/( 1 + R 2) Le fait que la

M M

valeur de Ab/HR 2 est inférieure aux valeurs maximales

de AF/M et (t Ab R 2 F) peut être facilement prouvé.

M

Il est bien entendu en regard de la description

détaillée faite ci-dessus que l'invention apporte un procédé de contrôle de dimension ou de profil de barre qui, indépendamment de l'usure des cylindres des cages de laminoir, de la dureté du métal laminé par ces cages, des variations de températures de laminage et des tolérances dimensionnelles, etc réduit au minimum les erreurs de diamètre dans les parties périphériques par rapport au diamètre voulu et uniformise le profil

des produits sur toute sa longueur.

L'invention apporte donc une technique très utile de laminage de précision qui répond à la demande croissante des utilisateurs pour éliminer des phases

d'étirage et d'usinage.

Claims (17)

REVEND ICATIONS

1 Procédé de calibrage d'une pièce en

mouvement, en forme de barre ou similaire dans un.

laminoir, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à disposer un dispositif de calibrage de pièces ( 1-13) destiné à calibrer continuellement les diamètres de la pièce en N positions angulaires également espacées sur la périphérie de la pièce tout en tournant continuellement autour de la pièce en mouvement avec son axe de rotation aligné avec la ligne de passage du laminoir, à tracer le profil de la pièce sur la base des données de diamètre calibrées par ledit dispositif de calibrage de pièce pour la moitié de la périphérie de la pièce et à détecter les valeurs de H, B et L et la position angulaire a correspondante de L, le diamètre correspondant au rayon de courbure des gorges des cylindres étant défini comme un diamètre haut-bas H, le diamètre perpendiculaire au diamètre H étant défini comme diamètre de largeur B, ou le diamètre soumis à la plus grande variation pendant le laminageétantdéfini comme le diamètre de largeur B, et le diamètre perpendiculaire au diamètre B étant défini comme le diamètre haut-bas H, ou le diamètre reliant deux points de symétrie axiale dans un angle de 1800 et soumis à une moindre variation pendant le laminage étant défini comme le diamètre haut-bas H et le diamètre perpendiculaire au diamètre H étant défini comme le diamètre de largeur B, et le diamètre le plus grand de tous dans le profil de la pièce à l'exception du diamètre haut-bas H et du diamètre de largeur B étant défini comme un diamètre d'épaulement L. 2 Procédé de contrôle du profil d'une pièce en mouvement, en forme de barre ou similaire dans un laminoir, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à effectuer le calcul géométrique utilisant les données de calibrage de H, L et e selon la revendication 1, pour calculer et commander l'interstice des cylindres d'une cage de laminoir la plus en aval, ou cage de laminoir N O i, afin d'obtenir l'égalité entre les valeurs de H + (L-H)/2 et la valeur du diamètre voulu de la pièce après la commande de l'interstice des cylindres, à calculer en même temps une valeur prévue Bx du diamètre d e largeur B soumis à une variation en raison de la réduction dans ladite cage de laminoir n i sur la base de la relation déjà calculée entre une variation d'interstice des cylindres et une variation de diamètre de largeur à ladite cage de laminoir n i, et à calculer et commander l'interstice des cylindres d'une cage de laminoir n O (i-1) sur la base de la relation déjà calculée entre la variation d'interstice des cylindres et la variation de diamètre de largeur à ladite cage de laminoir N O (i-1) de manière à maintenir constant le diamètre de largeur B entre les valeurs de H et de L après la commande de

l'interstice des cylindres.

3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite relation entre la variation d'interstice des cylindres et la variation de diamètre dé largeur dans ladite cage de laminoir la plus en aval ou cage de laminoir no i, et ladite relation entre la variation d'interstice des cylindres et la variation de diamètre de largeur de ladite cage de laminoir N O (i-1) sont corrigées sur la base de la sortie dudit dispositif de

calibrage de la pièce.

4 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de détection des températures est prévu sur le côté amont de ladite cage de laminoir no (i-1) disposéedirectement en amont de ladite cage de laminoir la plus en aval, ou cage de laminoir n'i,pour détecter la température de laminage appliquée à la pièce en mouvement de manière que les variations des dimensions haut-bas,de largeur et d'épaulement pouvant être attribuées à une variation de température de laminage soient considérées additionnellement dans le calcul

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géométrique de l'interstice contrôlé des cylindres à ladite cage de laminoir aval, ou cage de laminoir N O i, et également dans le calcul de prévision de l'interstice contrôlé des cylindres à ladite cage de laminoir N O (i-1) disposée directement en amont de ladite cage de

laminoir N O i.

Procédé de contrôle du profil d'une pièce mobile à gorges de barre ou similaire laminée entre des cylindres canelés dans un laminoir, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à détecter la température de la pièce sur le côté d'entrée d'une cage de laminoir, ou cage de laminoir N O (i-1) disposée directement en amont d'une cage de laminoir la plus en aval, ou cage de laminoir N O i, à déterminer une variation de largeur AB et une variation de dimension haut-bas AH de la pièce sur le côté de sortie de ladite cage de laminoir no i et pouvant être attribuées à une variation de température de laminage ST, à

résoudre deux équations simultanées représentant respecti-

vement la relation déjà calculée entre les variations d'interstice des cylindres aux cages de laminoir N O i et no (i-1) et la variation de largeur de la pièce sur le côté de sortie de ladite cage de laminoir n i, et la relation déjà calculée entre les variations d'interstice des cylindres auxdites cages de laminoir n i et no (i-1) et la variation de dimension haut-bas de la pièce sur le côté de sortie de la cage de laminoir n'i pour calculer les facteurs de correction voulus des interstices des cylindres desdites cages de laminoir n'i et N O (i-1) afin d'annuler lesdites valeurs AB et AH, à corriger l'interstice des cylindresde ladite cage de laminoir n (i-1) de la valeur correspondant aux facteurs de correction calculés dans le cas de ladite cage de laminoir n O (i-1) et à corriger l'interstice des cylindres de ladite cage de laminoir N O i d'une valeur correspondant à la valeur de &F/M, o AF est la variation de force de

laminage et M est une constante du laminoir.

6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la température de la pièce en mouvement est calculée sur la base de la force de laminage appliquée à

ladite cage de laminoir N O (i-1).

7 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif de calibrage de pièce tournant continuellement autour de l'axe de la pièce est disposé sur le côté aval de ladite cage de laminoir no i et, les formules utilisées pour calculer les variations de diamètre haut- bas et de largeur de la pièce sous l'effet des variations de température de la pièce et les corrections d'interstice des cylindres étant corrigées sur la base de

la sortie dudit dispositif de calibrage de la pièce.

8 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif de calibrage de pièce ( 2-13) tourne de façon continue autour de l'axe de la pièce( 1)et est disposé sur le côté aval de ladite cage de laminoir n O i pour calculer des erreurs de diamètre haut-bas et de largeur par rapport à la valeur de diamètre voulue sur la base de la sortie dudit dispositif de calibrage de pièce, les interstices des cylindres des cages de laminoir n O i et N O (i-1) étant corrigé S de manière que les erreurs par rapport au diamètre voulu soient annulées quand la variation prévue de température de laminage et les variations prévues de diamètre haut-bas et de largeur résultant de la correction des interstices des cylindres

y sont additionnées.

9 Procédé de contrôle du profil d'une pièce en mouvement en forme de barre ou similaire dans un laminoir, caractérisé en ce qu'il comporte les phases de production des données de calibrage de B, H et L selon la revendication 1, et, sur la base de la relation déjà calculée entre la tension arrière d'une cage de laminoir la plus en aval, ou cage de laminoir n i et de la variation -de diamètre de largeur, à calculer et à commander la tension arrière de ladite cage de laminoir N O i de manière à maintenir constante la valeur de B entre les valeurs de H et L après la commande de tension.

Procédé selon la revendication 9, caracté-

risé en ce que les données de calibrage de H, L et O spécifiées selon la revendication 1 sont utilisées également pour le calcul géométrique et la commande de l'interstice des cylindres de ladite cage de laminoir n O i afin d'atteindre une égalité entre les valeurs de H (L-H)/2 et la valeur de diamètre voulue après la

commande d'interstice des cylindres.

11 Procédé de contrôle du profil de pièces en mouvement, en forme de barre ou similaire dans un laminoir, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à calculer des erreurs a Bop AH H et A Lo de B, H et L comme spécifié dans la revendication 1, par rapport à la valeur de diamètre voulu, à calculer préalablement les relations entre une variation d'interstice des cylindres à une cage de laminoir la plus en aval, ou cage de laminoir N O i, et des variations de diamètres de largeur haut-bas et à l'épaulement, à additionner lesdites erreurs aux variations de diamètres de largeur

haut-bas et d'épaulement résultant de la variation d'inters-

tice des cylindres à ladite cage de laminoir n' i en utilisant lesdites relations déjà calculées pour calculer des erreurs prévues des variations individuelles par rapport au diamètre voulu, et à commander l'interstice des cylindres à ladite cage de laminoir n' i, pour sélectionner l'interstice des cylindres qui donne un minimum des valeurs

maximales de ces trois erreurs.

12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit dispositif de calibrage de pièce ( 2-13) tournant continuellement autour de l'axe de la pièce est disposé sur le côté aval de ladite cage de laminoir n' i, lesdites relations préalablement calculées entre la variation d'interstice des cylindres et les variations des diamètres de largeur haut-bas et d'épaulement étant corrigées sur la base de la sortie dudit dispositif de

calibrage de pièce.

13 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit dispositif de détection de température est prévu sur le côté amont de ladite cage de laminoir n' i pour détecter la température de laminage appliquée à ladite pièce en mouvement de manière que les variations des diamètres haut-bas, de largeur et d'épaulement résultant

d'une variation de température de laminage soient addi-

tionnées aux erreurs prévues par rapport à la valeur de

diamètre voulue.

14 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le diamètre de largeur de la pièce est corrigé grossièrement à l'interstice des cylindres d'une cage de laminoir N O (i-1) disposée directement en amont de la cage

de laminoir n'i.

Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le diamètre de largeur de la pièce est corrigé grossièrement à l'interstice des cylindres d'une cage de laminoir N O (i-1) disposée directement en amont

de ladite cage de laminoir n' i.

16 Procédé de contrôle du profil de la pièce en mouvement, en forme de barre ou similaire, laminée entre des cylindres à gorges dans un laminoir, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à détecter la température de la pièce sur le côté d'entrée d'une cage de laminoir, à prévoir une variation de diamètre de largeur AB et une variation de diamètre haut-bas AH de la pièce sur le côté de sortie de ladite cage de laminoir, pouvant être attribuées à une variation de température de laminage ûT, et à déterminer le facteur de correction nécessaire de l'interstice des cylindres à ladite cage de laminoir pour atteindre une égalité entre la variation de diamètre à

l'interstice AB et une variation de diamètre haut-bas AH.

17 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la température de la pièce en mouvement est calculée par une prévision sur la base de la force de

laminage appliquée à ladite cage de laminoir.

18 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit dispositif de calibrage de pièce ( 2-13) tournant de façon continue autour de l'axe de la pièce est disposé sur le côté aval de ladite cage de laminoir qui est la cage la plus en aval, et les formules utilisées pour prévoir les variations de diamètre haut-bas et de largeur sur la base de la variation de température de la pièce et le facteur de correction d'interstice des cylindres étant corrig& sur la base de la sortie

du dispositif de calibrage de pièce.

19 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit dispositif de calibrage de pièce ( 2-13) tournant continuellement autour de l'axe de la pièce est disposé sur le côté aval de ladite cage du laminoir n' i pour calculer les erreurs des diamètres haut-bas et de largeur par rapport à la valeur de diamètre voulue sur la base de la sortie dudit dispositif de calibrage de la pièce, et l'interstice des cylindres à ladite cage de laminoir n' i étant corrigé de manière que les erreurs par rapport à la valeur de diamètre voulue soient égales entre elles lorsque la variation de température de laminage et les variations prévues de diamètre haut-bas dues à la

correction de l'interstice de cylindres y sont additionnées.

20 Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que le diamètre de largeur de la pièce est corrigé grossièrement à l'interstice des cylindres d'une cage de laminoir n' (i-1) disposée directement en amont de ladite

cage de laminoir n' i.