FR2723011A1 - Preventing rupture or thickness irregularities of metal strip during rolling - Google Patents
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Abstract
Description
PREVENTION DE LA RUPTURE OU D'IRREGULARITES D'EPAISSEUR D'UNE
BANDE METALLIQUE EN DEFILEMENT DANS UN TRAIN DE LAMINAGE.PREVENTION OF BREAKAGE OR IRREGULARITIES OF THICKNESS OF A
METAL BELT SCROLLING IN A ROLLING TRAIN.
La présente invention est relative au contrôle d'un train de laminage en continu de bandes métalliques, notamment de bandes d'acier. The present invention relates to the control of a continuous rolling train of metal strips, in particular steel strips.
On rappelle que l'opération de laminage d'une bande métallique consiste schématiquement à réduire l'épaisseur de celle-ci en la faisant passer entre deux cylindres horizontaux (appelés cylindres de travail) dont l'écartement est réglé à une valeur inférieure à l'épaisseur initiale de cette bande. It is recalled that the rolling operation of a metal strip consists schematically of reducing the thickness of the latter by passing it between two horizontal rolls (called working rolls) whose spacing is adjusted to a value less than l initial thickness of this strip.
La machine qui entraîne ces deux cylindres de travail est appelée cage de laminage. Cette cage comporte un bâti dont les montants verticaux recoivent les paliers qui portent les cylindres. The machine that drives these two working rolls is called a rolling stand. This cage has a frame whose vertical uprights receive the bearings which carry the cylinders.
En particulier dans le laminage de bandes d'acier en continu, on procède par passage de la bande dans plusieurs cages disposées successivement le long du trajet de la bande, et dans lesquelles celle-ci est en prise simultanément. In particular in the continuous rolling of steel strips, one proceeds by passing the strip through several cages arranged successively along the path of the strip, and in which the latter is engaged simultaneously.
La succession de ces cages est appelée train de laminage. Le train de laminage peut comporter d'autres machines, en particulier de support, d'entraînement, de déroulement et d'enroulement, de cisaillage de la bande, ainsi que des dispositifs de lubrification de la bande. The succession of these cages is called rolling mill. The rolling train may comprise other machines, in particular for supporting, driving, unwinding and winding, for shearing the strip, as well as devices for lubricating the strip.
Dans le cas du laminage à froid de bandes métalliques, l'épaisseur de la bande sortant d'une cage du train de laminage dépend essentiellement de la tension appliquée à cette bande. In the case of cold rolling of metal strips, the thickness of the strip leaving a cage of the rolling train essentially depends on the tension applied to this strip.
De manière générale, l'installation doit permettre le laminage de bandes de matériaux différents, par exemple de différentes nuances d'acier, et de formats variés, en largeur et en épaisseur. In general, the installation must allow the rolling of strips of different materials, for example of different grades of steel, and of various formats, in width and in thickness.
A cet effet, il est connu d'adapter les paramètres de contrôle de chaque cage de l'installation de laminage , comme par exemple la diminution d'épaisseur, le débit de lubrification. I1 est également connu d'adapter la valeur de la vitesse de défilement de la bande ; de même qu'il est connu d'adapter la valeur de la tension de la bande entre chaque cage de laminage en agissant, en particulier, sur les vitesses d'entraînement des rouleaux de chaque cage. To this end, it is known to adapt the control parameters of each stand of the rolling installation, such as for example the reduction in thickness, the lubrication rate. It is also known to adapt the value of the speed of travel of the strip; just as it is known to adapt the value of the tension of the strip between each rolling stand by acting, in particular, on the drive speeds of the rollers of each stand.
On sait que certains régimes permanents de marche du train de laminage, ou certains phénomènes transitoires, peuvent provoquer des risques de rupture ou d'irrégularité d'épaisseur de la bande en défilement à la sortie d'une cage ou du train de laminage. It is known that certain permanent operating conditions of the rolling train, or certain transient phenomena, can cause risks of rupture or irregularity in the thickness of the strip running as it leaves a cage or the rolling train.
Lesdits régimes permanents de marche sont définis par un ensemble de valeurs des paramètres de fonctionnement du train de laminage comme la vitesse, la diminution d'épaisseur, le débit de lubrification pour chaque cage. Ces régimes permanents de marche varient selon le type de bande traité, c'est à dire selon les caractéristiques mécaniques et géométriques de ladite bande. Said permanent operating modes are defined by a set of values of the operating parameters of the rolling train such as the speed, the reduction in thickness, the lubrication rate for each stand. These permanent operating regimes vary according to the type of band treated, that is to say according to the mechanical and geometric characteristics of said band.
Ces phénomènes transitoires peuvent être par exemple le passage d'une surépaisseur de bande entre deux cylindres, notamment d'un joint de soudure sur la bande, ou le changement brutal d'un paramètre de laminage. These transient phenomena can be, for example, the passage of a strip thickness between two cylinders, in particular a weld joint on the strip, or the sudden change of a rolling parameter.
On sait également que les risques de rupture ou d'irrégularité d'épaisseur de la bande en défilement résultent dans- la plupart des cas de l'apparition, même momentanée, de vibrations de certaines parties du train de laminage en fonctionnement, notamment de vibrations de résonnance ou d'instabilité de régulation. It is also known that the risks of rupture or irregularity in the thickness of the moving strip result in- most cases from the appearance, even momentarily, of vibrations of certain parts of the rolling train in operation, in particular of vibrations resonance or regulatory instability.
I1 se trouve que, la bande en défilement étant simultanément en prise dans plusieurs cages, les différents bâtis de ces cages sont donc mécaniquement liés entre eux de façon élastique par la bande elle-même et peuvent ainsi entrer en résonnance simultanément. En particulier lorsque les mouvements de vibration propre de deux cages successives ne sont pas en phase, la tension de la bande varie périodiquement à la même fréquence que celle des vibrations et provoque des variations périodiques d'épaisseur de la bande, c'est-à-dire des ondulations transversales. La tension de la bande entre ces deux cages peut atteindre le niveau de la rupture. A cause de ladite rupture, on risque d'endommager la surface des cylindres, ce qui nécessite le changement desdits cylindres endommagés et la réadaptation des paramètres de laminage. I1 is found that, the moving strip being simultaneously engaged in several cages, the different frames of these cages are therefore mechanically linked together in an elastic manner by the strip itself and can thus enter into resonance simultaneously. In particular when the movements of the proper vibration of two successive cages are not in phase, the tension of the strip varies periodically at the same frequency as that of the vibrations and causes periodic variations in thickness of the strip, that is to say -to say transverse undulations. The tension of the strip between these two cages can reach the level of rupture. Because of said rupture, there is a risk of damaging the surface of the rolls, which requires the change of said damaged rolls and the readjustment of the rolling parameters.
Un tel phénomène est connu dans le domaine du laminage sous le nom de broutage. Such a phenomenon is known in the rolling field under the name of grazing.
Les fréquences de résonnance de ces cages dépendent des caractéristiques géométriques et mécaniques de chaque cage, et sont indépendantes des valeurs des paramètres de fonctionnement du train de laminage, ainsi que des caractéristiques mécaniques et géométriques de la bande. A l'inverse, l'amorce (également appelée excitation) du phénomène de résonnance, c'est-à-dire la croissance de l'amplitude de vibration, dépend des valeurs des paramètres de fonctionnement du train de laminage, ainsi que des caractéristiques mécaniques et géométriques de la bande en défilement. The resonant frequencies of these stands depend on the geometric and mechanical characteristics of each stand, and are independent of the values of the operating parameters of the rolling train, as well as the mechanical and geometric characteristics of the strip. Conversely, the initiation (also called excitation) of the resonance phenomenon, that is to say the growth of the amplitude of vibration, depends on the values of the operating parameters of the rolling train, as well as on the characteristics. mechanical and geometric of the moving strip.
On appelle "conditions de marche du train de laminage" un ensemble constitué des valeurs des paramètres instantanés de fonctionnement du train de laminage et des caractéristiques mécaniques et géométriques de la bande en défilement. The term "rolling train running conditions" is used to describe a set consisting of the values of the instantaneous operating parameters of the rolling train and the mechanical and geometric characteristics of the strip in travel.
Dans le but de limiter les risques de rupture ou d'irrégularité d'épaisseur de la bande en défilement, ou d'endommagement de la surface des cylindres de laminage résultant de cette rupture, un premier type de dispositif connu est basé sur la détection, à l'aide d'une jauge d'épaisseur placée à la sortie de l'une au moins des cages du train de laminage sur la bande en défilement, des défauts d'épaisseur rapidement variables et longitudinalement groupés. Ce dispositif peut être doté d'un appareil de filtrage. Le brevet français n" 2 459 448 propose un procédé et un dispositif du type précité permettant de déclencher un récepteur, tel qu'une alarme, dès que l'amplitude des ondulations dépasse un seuil prédéterminé et pendant une durée de dépassement supérieure à un certain nombre de périodes de variation d'épaisseur ou de vibration. La valeur dudit seuil dépend des tolérances admises en épaisseur et donc du type de produit à laminer. In order to limit the risks of rupture or irregularity in the thickness of the moving strip, or of damage to the surface of the rolling rolls resulting from this rupture, a first known type of device is based on detection, using a thickness gauge placed at the outlet of at least one of the stands of the rolling train on the moving strip, thickness defects which are rapidly variable and longitudinally grouped. This device can be fitted with a filtering device. French Patent No. 2,459,448 proposes a method and a device of the aforementioned type making it possible to trigger a receiver, such as an alarm, as soon as the amplitude of the ripples exceeds a predetermined threshold and for a duration of exceedance greater than a certain number of thickness variation or vibration periods The value of said threshold depends on the tolerances allowed in thickness and therefore on the type of product to be laminated.
Dans le même but, un autre type de dispositif connu permet de mesurer, à l'aide d'accéléromètres disposés sur le bâti de l'une au moins des cages, l'amplitude des vibrations de ladite cage, de filtrer, à l'aide d'un appareil de filtrage, le signal de mesure dans la bande étroite de fréquence propre de résonnance de ladite cage, cette fréquence propre étant prédéterminée, et de déclencher un récepteur, tel qu'une alarme, dès que l'amplitude des vibrations à ladite fréquence propre dépasse un seuil prédéterminé. For the same purpose, another type of known device makes it possible to measure, using accelerometers arranged on the frame of at least one of the cages, the amplitude of the vibrations of said cage, to filter, with using a filtering device, the measurement signal in the narrow band of natural resonance frequency of said cage, this natural frequency being predetermined, and of triggering a receiver, such as an alarm, as soon as the amplitude of the vibrations at said natural frequency exceeds a predetermined threshold.
Les fréquences de résonnance d'une cage de train de laminage à froid sont généralement comprises entre 100 et 1000 Hz. The resonant frequencies of a cold rolling train stand are generally between 100 and 1000 Hz.
Dans les deux types de dispositifs précités, le récepteur peut consister en une alarme et, lorsque l'alarme est déclenchée, l'opérateur modifie manuellement les conditions de marche du train, par exemple la vitesse. Le récepteur peut être intégré au dispositif de contrôle et de régulation du train de laminage, et, en cas de déclenchement, agit automatiquement sur les conditions de marche du train. In the two aforementioned types of device, the receiver can consist of an alarm and, when the alarm is triggered, the operator manually modifies the running conditions of the train, for example the speed. The receiver can be integrated into the rolling train control and regulation device, and, if triggered, acts automatically on the running conditions of the train.
Dans ces deux cas, l'action de l'opérateur ou l'action automatique permettent d'interrompre l'excitation du phénomène de résonnance ou l'apparition des irrégularités d'épaisseur sur la bande.In these two cases, the operator's action or the automatic action makes it possible to interrupt the excitation of the resonance phenomenon or the appearance of thickness irregularities on the strip.
L'appareil de filtrage du premier ou du second type de dispositif peut être de type analogique ou numérique. The filtering device of the first or second type of device can be of analog or digital type.
Dans le cas d'un appareil de filtrage analogique à bande étroite, le temps de retard entre l'amorce d'une vibration de ladite cage à la fréquence de filtrage et sa détection validée à la sortie dudit appareil est supérieur à environ dix fois la période Tv de ladite vibration. In the case of a narrow band analog filtering device, the delay time between the initiation of a vibration of said cage at the filtering frequency and its detection validated at the output of said device is greater than approximately ten times the Tv period of said vibration.
Typiquement, le temps de retard atteint 1/10 de sec. si la fréquence de vibration à mesurer est de 140 Hz.Typically, the delay time reaches 1/10 sec. if the vibration frequency to be measured is 140 Hz.
Dans le cas d'un appareil de filtrage numérique, l'appareil comprend par exemple successivement un convertisseur du signal analogique en données numériques, un mémorisateur numérique, un calculateur et un sélecteur. Le signal de mesure d'amplitude de vibration, qui est délivré par exemple par un accéléromètre, est ainsi converti en une donnée numérique selon une période de conversion Tn propre au convertisseur. Un certain nombre n de données numériques successives sont regroupées en un échantillon E par le mémorisateur, le nombre n de ces données multiplié par la période de conversion Tn représentant la durée d'échantillon n.Tn. Chaque échantillon E est transmis périodiquement au calculateur, selon une période d'échantillonnage Te propre au mémorisateur, et ce calculateur effectue, en un temps de calcul Tc qui lui est propre, la Transformée de Fourrier d'un échantillon E en un échantillon F de données transformées, chacune desdites données transformées étant associée à une valeur de fréquence. Le sélecteur sélectionne ensuite les données transformées de l'échantillon F qui sont associées à des fréquences situées dans la bande étroite de fréquence propre de résonnance de ladite cage, cette fréquence propre étant prédéterminée. In the case of a digital filtering device, the device comprises for example successively a converter of the analog signal into digital data, a digital memory, a calculator and a selector. The vibration amplitude measurement signal, which is delivered for example by an accelerometer, is thus converted into digital data according to a conversion period Tn specific to the converter. A certain number n of successive digital data are combined into a sample E by the memory device, the number n of these data multiplied by the conversion period Tn representing the duration of the sample n.Tn. Each sample E is transmitted periodically to the computer, according to a sampling period Te specific to the memorizer, and this computer performs, in a computation time Tc which is specific to it, the Fourier Transformation of a sample E into a sample F of transformed data, each of said transformed data being associated with a frequency value. The selector then selects the transformed data of the sample F which are associated with frequencies located in the narrow band of natural frequency of resonance of said cage, this natural frequency being predetermined.
De manière générale, la période d'échantillonnage Te correspond à la durée d'échantillon n.Tn et, de préférence, reste supérieure au temps de calcul Tc. In general, the sampling period Te corresponds to the duration of the sample n.Tn and, preferably, remains greater than the calculation time Tc.
Ainsi, l'appareil de filtrage numérique délivre un signal numérique représentatif de l'amplitude des vibrations de la cage à sa fréquence propre de vibration. Thus, the digital filtering device delivers a digital signal representative of the amplitude of the vibrations of the cage at its natural frequency of vibration.
Pour un tel appareil de filtrage numérique, la fréquence maximum de filtrage est inversement proportionnelle à la période de conversion Tn et la résolution en fréquence est inversement proportionnelle à la durée d'échantillon n.Tn. For such a digital filtering device, the maximum filtering frequency is inversely proportional to the conversion period Tn and the frequency resolution is inversely proportional to the sample duration n.Tn.
Typiquement, pour une période de conversion de 0,5 .10-3 sec. et 512 données par échantillon, la fréquence maximum de filtrage est de 1 kHz et la résolution en fréquence est de environ 4 Hz. Typically, for a conversion period of 0.5 .10-3 sec. and 512 data per sample, the maximum filtering frequency is 1 kHz and the frequency resolution is approximately 4 Hz.
Les dispositifs et les procédés du type décrits précédemment de prévention de la rupture ou d'irrégularités d'épaisseur d'une bande en défilement dans un train de laminage présentent l'inconvénient de réagir trop tardivement sur les conditions de marche du train de laminage, même lorsque le récepteur agit automatiquement sur ces conditions. The devices and methods of the type described above for preventing breakage or irregularities in the thickness of a strip running in a rolling train have the drawback of reacting too late to the running conditions of the rolling train, even when the receiver acts automatically on these conditions.
En effet, dans un dispositif du premier type, le récepteur n'est déclenché qu'après une durée de dépassement du seuil supérieure à un certain nombre de périodes d'irrégularités périodiques d'épaisseur, de telle sorte que la longueur de bande qui défile dans la cage pendant cette durée de dépassement ne rentre plus dans les spécifications d'épaisseur requises. In fact, in a device of the first type, the receiver is only triggered after a duration of exceeding the threshold greater than a certain number of periods of periodic irregularities of thickness, so that the length of strip which passes in the cage during this period of overtaking no longer falls within the required thickness specifications.
Le dispositif du second type est basé sur la détection de l'apparition de la résonnance des cages, c'est-à-dire sur la mesure des vibrations aux fréquences de résonnance desdites cages. Le retard de déclenchement du récepteur dépend ici des caractéristiques de l'appareil de filtrage. The device of the second type is based on the detection of the appearance of the resonance of the cages, that is to say on the measurement of the vibrations at the resonance frequencies of said cages. The triggering delay of the receiver here depends on the characteristics of the filtering device.
Dans le cas d'un appareil de filtrage analogique, ce retard atteint couramment 1/10e de sec. In the case of an analog filtering device, this delay commonly reaches 1 / 10th of a second.
Dans le cas d'un appareil de filtrage numérique, ce retard correspond généralement à la durée d'échantillon n.Tn, et dépasse 1/10e de sec ; pour une période de conversion Tn de 0,5 X 10-3 sec. et pour 512 données par échantillon, ce retard atteint 0,256 sec. In the case of a digital filtering device, this delay generally corresponds to the sample duration n.Tn, and exceeds 1 / 10th of a second; for a conversion period Tn of 0.5 X 10-3 sec. and for 512 data per sample, this delay reaches 0.256 sec.
Ainsi, il n'est pas possible de détecter suffisamment tôt un dépassement de seuil prédéterminé lorsque l'excitation du phénomène de résonnance des cages ou l'apparition des irrégularités d'épaisseur de la bande est trop rapide. Thus, it is not possible to detect a predetermined threshold exceeded early enough when the excitation of the phenomenon of resonance of the cages or the appearance of irregularities in the thickness of the strip is too rapid.
Ladite détection trop tardive conduit souvent, même en cas d'action automatique directe par le récepteur, à modifier trop brusquement ou trop fortement les conditions de marche du train de laminage, ce qui peut également provoquer une rupture de la bande en défilement. Said detection that is too late often leads, even in the case of a direct automatic action by the receiver, to modifying the running conditions of the rolling train too suddenly or too strongly, which can also cause a rupture of the strip on travel.
L'invention a donc pour but de réagir plus rapidement et plus graduellement sur les conditions de marche du train de laminage lors de l'apparition de risques de rupture ou d'irrégularités d'épaisseur d'une bande en défilement dans un train de laminage. The object of the invention is therefore to react more quickly and more gradually to the operating conditions of the rolling train when the risk of breakage or irregularities in the thickness of a strip running in a rolling train appears. .
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de prévention de la rupture ou d'irrégularités d'épaisseur d'une bande en défilement dans un train de laminage comprenant une succession de cages dotées d'un bâti et ayant chacune une fréquence de vibration de résonnance propre prédéterminée, du type comprenant la mesure de l'amplitude des vibrations du bâti de l'une au moins des cages, le filtrage numérique du signal de mesure à ladite fréquence Fv de résonnance de ladite cage, et la modification des paramètres de laminage en cas de dépassement d'un seuil prédéterminé par le signal filtré, procédé dans lequel le filtrage numérique du signal de mesure est assuré successivement par conversion selon une période Tn du signal de mesure en données numériques successives, par mémorisation d'un nombre prédéterminé n de données numériques successives dont le cumul forme un échantillon E qui correspond à une durée totale d'échantillon n.Tn, par transmission périodique toutes les Te secondes de l'échantillon E pour calcul, par calcul pendant un temps Tc de la transformée de Fourrier d'un échantillon E de ces données numériques successives en un échantillon F de données transformées, et par sélection dans l'échantillon F des données qui sont associées à des fréquences situées dans la bande étroite de ladite fréquence propre Fv de résonnance de ladite cage, procédé selon lequel le temps de calcul Tc est faible par rapport à la durée d'échantillon n.Tn et à la période d'échantillonnage Te, et caractérisé en ce que la période d'échantillonnage Te est inférieure à la durée d'échantillon n.Tn. To this end, the subject of the invention is a method of preventing rupture or irregularities in the thickness of a strip running in a rolling train comprising a succession of cages provided with a frame and each having a frequency predetermined own resonance vibration, of the type comprising the measurement of the amplitude of the vibrations of the frame of at least one of the cages, the digital filtering of the measurement signal at said frequency Fv of resonance of said cage, and the modification of the rolling parameters in the event of a predetermined threshold being exceeded by the filtered signal, process in which the digital filtering of the measurement signal is ensured successively by conversion according to a period Tn of the measurement signal into successive digital data, by storing a predetermined number n of successive digital data whose accumulation forms a sample E which corresponds to a total duration of sample n.Tn, per transmission periodic ion every Te seconds of the sample E for calculation, by calculation for a time Tc of the Fourier transform of a sample E of these successive digital data into a sample F of transformed data, and by selection in the sample F data which are associated with frequencies located in the narrow band of said natural frequency Fv of resonance of said cage, method according to which the computation time Tc is short compared to the sample duration n.Tn and to the period sampling time Te, and characterized in that the sampling period Te is less than the duration of the sample n.Tn.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, on choisit comme valeur de la période d'échantillonnage Te un multiple de Tn tel que Te = m.Tn et on constitue un échantillon E avec les (n-m) dernières données numériques de l'échantillon immédiatement précédent E' auxquelles on ajoute les m dernières et nouvelles données numériques converties. According to other characteristics of the invention, a multiple of Tn such that Te = m.Tn is chosen as the value of the sampling period Te and a sample E is constituted with the last (nm) digital data of the sample. immediately preceding E 'to which the last m and new converted digital data are added.
Ainsi, il est alors possible de détecter suffisamment tôt un dépassement de seuil lorsque l'excitation du phénomène de résonnance est très rapide, c'est-à-dire a lieu en un temps inférieur à n.Tn. Thus, it is then possible to detect a threshold crossing early enough when the excitation of the resonance phenomenon is very rapid, that is to say takes place in a time less than n.Tn.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- lorsque la durée de calcul Tc est inférieure à la période de conversion Tn, on choisit de préférence Te = Tn ;
- à l'instant où le signal filtré dépasse le seuil prédéterminé Sb, on mémorise automatiquement comme référence critique les conditions de marche du train à cet instant, à savoir les valeurs des paramètres instantanés de -fonctionnement du train de laminage et des caractéristiques mécaniques et géométriques de la bande en défilement et on modifie ultérieurement les paramètres de laminage dès que les conditions de marche du train de laminage correspondent à l'une au moins de ces références critiques
- on acquiert automatiquement la valeur des seuils prédéterminés Sb.According to other features of the invention
- when the calculation time Tc is less than the conversion period Tn, we preferably choose Te = Tn;
- at the instant when the filtered signal exceeds the predetermined threshold Sb, the operating conditions of the train at this instant are automatically memorized as a critical reference, namely the values of the instantaneous parameters of the rolling train operation and of the mechanical characteristics, and of the running strip and the rolling parameters are subsequently modified as soon as the running conditions of the rolling train correspond to at least one of these critical references
- the value of the predetermined thresholds Sb is automatically acquired.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprenant, reliés en cascade, et dans cet ordre un accéléromètre fixé sur le bâti de ladite cage, un filtre numérique, un comparateur de seuil et un récepteur, ledit filtre numérique étant lui-même constitué d'un convertisseur, d'un mémorisateur, d'un calculateur à Transformée de Fourrier et d'un sélecteur reliés en cascade et dans cet ordre. The invention also relates to a device for implementing the method according to the invention comprising, connected in cascade, and in this order an accelerometer fixed to the frame of said cage, a digital filter, a threshold comparator and a receiver, said digital filter itself being made up of a converter, a memorizer, a Fourier Transform calculator and a selector connected in cascade and in this order.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, en référence à la figure unique qui représente un bloc diagramme d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. The characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given by way of example, with reference to the single figure which represents a block diagram of a device for implementing the method according to the invention.
En se référant à la figure unique, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend, reliés en cascade, un accéléromètre 1, un filtre numérique 2, un comparateur de seuil 3 et un récepteur 4. Referring to the single figure, the device for implementing the method according to the invention comprises, connected in cascade, an accelerometer 1, a digital filter 2, a threshold comparator 3 and a receiver 4.
Ce dispositif prend place dans un train de laminage comportant plusieurs cages de laminage dans lesquelles défile successivement une bande d'acier à laminer à froid. Le train de laminage est doté d'un système de pilotage 9 connu en luimême qui n'est pas décrit ici en détail. This device takes place in a rolling train comprising several rolling stands in which a strip of steel to be cold rolled passes in succession. The rolling train is provided with a control system 9 known in itself which is not described here in detail.
La préparation dudit dispositif suppose la connaissance de la fréquence propre Fv de vibration de l'une au moins desdites cages pour lesquelles on souhaite prévenir le phénomène de broutage. On associe à cette fréquence propre Fv une période propre Tv. The preparation of said device supposes knowledge of the natural frequency Fv of vibration of at least one of said cages for which it is desired to prevent the phenomenon of grazing. We associate with this natural frequency Fv a natural period Tv.
Typiquement, les fréquences propres Fv de vibration d'une cage de laminoir à froid sont comprises entre 50 et 500 Hz et peuvent être mesurées par des méthodes connues en elles-mêmes procédant par analyse spectrale. Les périodes de vibration associées sont donc comprises entre 2 et 20 .10-3 sec. Typically, the natural frequencies Fv of vibration of a cold rolling mill stand are between 50 and 500 Hz and can be measured by methods known in themselves proceeding by spectral analysis. The associated vibration periods are therefore between 2 and 20 .10-3 sec.
La préparation dudit dispositif suppose aussi la connaissance ou la détermination d'un seuil Sb associé à ladite fréquence propre Fv qui correspond à l'amplitude maximum admissible des vibrations de ladite cage à cette fréquence. The preparation of said device also supposes the knowledge or the determination of a threshold Sb associated with said natural frequency Fv which corresponds to the maximum admissible amplitude of the vibrations of said cage at this frequency.
L'amplitude maximum admissible des vibrations de ladite cage est notamment celle au-delà de laquelle des irrégularités d'épaisseur apparaissent sur une bande en défilement dans le train de laminage. The maximum admissible amplitude of the vibrations of said cage is in particular that beyond which thickness irregularities appear on a strip running in the rolling train.
L'accéléromètre 1 est monté solidaire du bâti de l'une
C au moins des cages du train de laminage, non représentée.The accelerometer 1 is mounted integral with the frame of one
C at least the stands of the rolling train, not shown.
L'accéléromètre 1 (connu en lui-même) délivre un signal analogique proportionnel à l'amplitude des vibrations dudit bâti dans une large gamme de fréquences de vibration et présente une sensibilité adaptée à l'amplitude et à la direction des vibrations, et notamment un temps de réponse inférieur à Tv, de préférence de l'ordre de 0,5 milliseconde.The accelerometer 1 (known in itself) delivers an analog signal proportional to the amplitude of the vibrations of said frame in a wide range of vibration frequencies and has a sensitivity adapted to the amplitude and direction of the vibrations, and in particular a response time less than Tv, preferably of the order of 0.5 milliseconds.
D'une manière classique, l'accéléromètre 1 peut comporter jusqu'à trois modules, ces modules étant montés pour mesurer l'amplitude des composantes des vibrations selon des directions transversales. In a conventional manner, the accelerometer 1 can comprise up to three modules, these modules being mounted to measure the amplitude of the components of the vibrations in transverse directions.
Le filtre numérique 2 comprend un convertisseur analogique-digital 5 , un mémorisateur 6, un calculateur de transformée de Fourrier 7 et un sélecteur de données calculées 8 reliés en cascade et dans cet ordre comme montré sur la figure unique. The digital filter 2 comprises an analog-digital converter 5, a memory 6, a Fourrier transform calculator 7 and a selector of calculated data 8 connected in cascade and in this order as shown in the single figure.
Le convertisseur analogique-digital 5 (connu en luimême), est relié à l'accéléromètre 1 pour convertir périodiquement à une période donnée Tn le signal analogique délivré par l'accéléromètre en une donnée numérique et présente des caractéristiques telles que Tn est inférieur ou égal à Tv/4 ; de préférence, Tn vaut 0,5 milliseconde. The analog-digital converter 5 (known in itself), is connected to the accelerometer 1 to periodically convert the analog signal delivered by the accelerometer into digital data at a given period Tn and has characteristics such that Tn is less than or equal at Tv / 4; preferably Tn is 0.5 milliseconds.
Le mémorisateur 6 est relié au convertisseur 5 est connu en lui-même, est programmable pour réaliser périodiquement à une période que l'on peut choisir, Te, des échantillons de n données numériques successives transmises par le convertisseur et présente des caractéristiques telles que les périodes que l'on peut choisir Te sont telles que
Te < n.Tn et Te > =Tn. Le nombre de données par échantillon peut être typiquement de 512. La période d'échantillonnage Te peut être alors typiquement choisie entre 0,5 et 256 millisecondes, et de préférence entre 0,5 et 10 millisecondes.The memory 6 is connected to the converter 5 is known in itself, is programmable to carry out periodically at a period which can be chosen, Te, samples of n successive digital data transmitted by the converter and has characteristics such as the periods that we can choose Te are such that
Te <n.Tn and Te> = Tn. The number of data per sample can typically be 512. The sampling period Te can then typically be chosen between 0.5 and 256 milliseconds, and preferably between 0.5 and 10 milliseconds.
Le calculateur 7 est de type à Transformée de Fourrier
Rapide, et connu en lui-même. Il présente la caractéristique de réaliser, en un temps Tc inférieur ou égal à la période d'échantillonnage Te, la Transformée de Fourrier d'un échantillon de n données numériques en un échantillon transformé de n/2 données numériques transformées.The computer 7 is of the Fourier Transform type
Fast, and known in itself. It has the characteristic of carrying out, in a time Tc less than or equal to the sampling period Te, the Fourier Transform from a sample of n digital data into a transformed sample of n / 2 transformed digital data.
Le sélecteur de données 8 est connu en lui-même, est programmé pour sélectionner, parmi les n/2 données numériques transformées de l'échantillon transformé, celles qui sont associées à des fréquences situées dans la bande étroite de fréquence propre Fv de résonnance de ladite cage et présente la caractéristique de pouvoir opérer périodiquement cette sélection à une période inférieure ou égale à la période d'échantillonnage Te. The data selector 8 is known in itself, is programmed to select, among the n / 2 transformed digital data of the transformed sample, those which are associated with frequencies located in the narrow band of natural frequency Fv of resonance of said cage and has the characteristic of being able to operate this selection periodically at a period less than or equal to the sampling period Te.
Le comparateur de seuil 3 est connu en lui-même et est programmé pour comparer à un seuil prédéterminé Sb les données sélectionnées par le sélecteur 8 au fer et mesure de la sélection et pour délivrer instantanément un signal de sortie à destination du récepteur 4 si l'une de ces données dépasse ledit seuil Sb. The threshold comparator 3 is known in itself and is programmed to compare with a predetermined threshold Sb the data selected by the selector 8 with the iron and measure the selection and to instantly deliver an output signal to the receiver 4 if the one of these data exceeds said threshold Sb.
Le récepteur 4, qui est actionné par le signal de sortie du comparateur 3, est intégré au système de pilotage 9 du train de laminage. Ce récepteur 4 peut être constitué ou comprendre un organe passif, tel qu'un moyen indicateur, visuel ou sonore ; ledit récepteur 4 peut également être constitué ou comprendre un organe actif tel que par exemple un moyen de réglage d'un ou plusieurs paramètres de laminage, comme par exemple la vitesse ou le débit de lubrification de ladite cage de laminage. The receiver 4, which is actuated by the output signal from the comparator 3, is integrated into the control system 9 of the rolling train. This receiver 4 can be made up or comprise a passive member, such as an indicator, visual or audible means; said receiver 4 can also be made up or comprise an active member such as for example a means for adjusting one or more rolling parameters, such as for example the speed or the rate of lubrication of said rolling stand.
On va maintenant décrire la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. We will now describe the implementation of the method according to the invention.
La mise en oeuvre du procédé selon l'invention suppose la connaissance du seuil Sb d'amplitude de vibration à la fréquence de résonnance Fv que l'on ne souhaite en aucun cas dépasser afin de prévenir la rupture ou les irrégularités d'épaisseur de bande. The implementation of the method according to the invention supposes knowledge of the threshold Sb of amplitude of vibration at the resonant frequency Fv which one does not in any case wish to exceed in order to prevent breakage or irregularities in band thickness .
Avant la mise en marche du train de laminage pour laminer une bande, notamment d'acier, identifiée par des moyens connus en eux-mêmes, le sélecteur 8 a en mémoire la valeur de la fréquence Fv et le comparateur 3 a en mémoire la valeur du seuil Sb. Before starting the rolling train to laminate a strip, in particular of steel, identified by means known in themselves, the selector 8 has in memory the value of the frequency Fv and the comparator 3 has in memory the value of the threshold Sb.
La valeur du seuil Sb dépend de la fréquence Fv, des paramètres de fonctionnement du train de laminage, et des caractéristiques de la bande à laminer. The value of the threshold Sb depends on the frequency Fv, the operating parameters of the rolling train, and the characteristics of the strip to be laminated.
Afin de détecter au plus vite l'amorce du phénomène de broutage, on choisit parmi les multiples de Tn une valeur de période d'échantillonnage Te du mémorisateur correspondant au retard maximum admissible de détection du phénomène et on programme la période du mémorisateur 6 sur cette valeur de période d'échantillonnage Te. Soit m l'entier tel que Te = m.Tn. Si le temps de calcul Tc du calculateur est inférieur à
Tn, on choisit de préférence Te = Tn et m =1.In order to quickly detect the onset of the grazing phenomenon, a sampling period value Te of the memorizer corresponding to the maximum admissible detection delay of the phenomenon is chosen from the multiples of Tn and the period of the memorizer 6 is programmed on this sampling period value Te. Let m be the integer such that Te = m.Tn. If the calculating time Tc of the computer is less than
Tn, we preferably choose Te = Tn and m = 1.
Pendant le déroulement de l'opération de laminage, quelques soient les variations des paramètres de laminage, l'accéléromètre 1 monté sur une cage du train de laminage mesure en permanence l'amplitude des vibrations de ladite cage et délivre à l'entrée du filtre numérique 2, c'est-àdire au convertisseur 5, un signal analogique proportionnel à l'amplitude de ces vibrations. During the course of the rolling operation, whatever the variations in the rolling parameters, the accelerometer 1 mounted on a stand of the rolling train continuously measures the amplitude of the vibrations of said stand and delivers to the filter inlet digital 2, that is to say to the converter 5, an analog signal proportional to the amplitude of these vibrations.
A une période Tn, le convertisseur 5 transforme le signal analogique de l'accéléromètre en données numériques, chacune d'elles étant associée à un instant t de mesure, les instants de mesure de deux données successives étant distantes de la valeur de la période Tn. Le convertisseur envoie ces données au mémorisateur 6. At a period Tn, the converter 5 transforms the analog signal from the accelerometer into digital data, each of which being associated with a measurement instant t, the measurement instants of two successive data being distant from the value of the period Tn . The converter sends this data to the memorizer 6.
Lors de la mémorisation du premier échantillon au démarrage de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le mémorisateur 6 accumule n données numériques successives transmises par le convertisseur et transmet l'échantillon -ainsi réalisé au calculateur 7. When the first sample is memorized at the start of the implementation of the method according to the invention, the memorizer 6 accumulates n successive digital data transmitted by the converter and transmits the sample - thus produced to the computer 7.
En régime permanent, pour poursuivre la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le mémorisateur 6 constitue un échantillon E avec les (n-m) dernières valeurs de l'échantillon immédiatement précédant E' auxquelles il ajoute les m dernières et nouvelles données transmises par le convertisseur 5 et transmet le nouvel échantillon E ainsi réalisé au calculateur 7. In steady state, to continue implementing the method according to the invention, the memory 6 constitutes a sample E with the (nm) last values of the sample immediately preceding E 'to which it adds the m latest and new data transmitted by the converter 5 and transmits the new sample E thus produced to the computer 7.
Le calculateur reçoit un échantillon E du mémorisateur 6 à une période Te supérieure au temps de calcul Tc, effectue la transformée de Fourrier de l'échantillon E en un échantillon transformé F, qu'il transmet au sélecteur 8. The computer receives a sample E from the memory 6 at a period Te greater than the calculation time Tc, performs the Fourier transform of the sample E into a transformed sample F, which it transmits to the selector 8.
Le sélecteur 8 sélectionne les données numériques de l'échantillon F proches de la fréquence de résonnance Fv, qui correspondent à l'amplitude des vibrations de la cage C à cette fréquence. Le sélecteur 8 transmet ces données sélectionnées au comparateur de seuil 3. The selector 8 selects the digital data of the sample F close to the resonant frequency Fv, which correspond to the amplitude of the vibrations of the cage C at this frequency. The selector 8 transmits this selected data to the threshold comparator 3.
Le comparateur de seuil 3 compare au seuil Sb les données numériques sélectionnées et envoie un signal au récepteur 4 pour le déclencher, si l'une des données numériques dépasse le seuil Sb. The threshold comparator 3 compares the selected digital data with the threshold Sb and sends a signal to the receiver 4 to trigger it, if one of the digital data exceeds the threshold Sb.
Lorsque le récepteur 4 est un moyen de réglage d'un ou plusieurs paramètres de laminage, comme par exemple la vitesse ou le débit de lubrification de la cage de laminage, son déclenchement provoque immédiatement un changement desdits paramètres, de telle sorte que l'on s'éloigne des conditions de marche qui provoquent l'amorce du phénomène de broutage. When the receiver 4 is a means for adjusting one or more rolling parameters, such as for example the speed or the lubrication rate of the rolling stand, its triggering immediately causes said parameters to change, so that one moves away from the walking conditions which cause the initiation of the grazing phenomenon.
Grâce au dispositif et au procédé selon l'invention, il est possible de réagir plus rapidement sur les conditions de marche du train de laminage lors de l'apparition de risques de rupture ou d'irrégularités d'épaisseur de la bande en défilement dans le train de laminage. Thanks to the device and to the method according to the invention, it is possible to react more quickly to the running conditions of the rolling train when there are risks of breakage or irregularities in the thickness of the strip running in the rolling train.
Selon une variante de l'invention, le récepteur 4 peut être programmé pour agir d'une manière progressive et parfaitement contrôlée sur les paramètres de laminage, de telle sorte qu'on évite avantageusement les variations trop brutales des paramètres de laminage qui risqueraient de provoquer une rupture de la bande. According to a variant of the invention, the receiver 4 can be programmed to act in a progressive and perfectly controlled manner on the rolling parameters, so that advantageously avoids too abrupt variations in the rolling parameters which would risk causing a break in the tape.
Pour compléter le dispositif et le procédé selon l'invention, il est possible, selon une variante de l'invention, d'adjoindre au dispositif selon l'invention un appareil de mémorisation de références critiques. To complete the device and the method according to the invention, it is possible, according to a variant of the invention, to add to the device according to the invention a device for storing critical references.
Cet appareil de mémorisation de références critiques est enclenché automatiquement comme le récepteur 4 par le signal délivré par le comparateur 3 et mémorise, dès qu'il est enclenché, les conditions instantanées de marche du train de laminage, qui sont celles de l'apparition d'une phénomène de broutage et sont donc qualifiées à ce titre de référence critique. This device for storing critical references is activated automatically like the receiver 4 by the signal delivered by the comparator 3 and memorizes, as soon as it is activated, the instantaneous operating conditions of the rolling train, which are those of the appearance of 'a grazing phenomenon and are therefore qualified as a critical reference.
Cet appareil de mémorisation de références critiques enrichit donc en permanence et automatiquement sa mémoire de références critiques qui correspondent à des conditions de marche du train à éviter à tout prix pour ne pas risquer de broutage. This device for storing critical references therefore continuously and automatically enriches its memory with critical references which correspond to operating conditions of the train to be avoided at all costs so as not to risk chatter.
Selon une autre variante de l'invention, le dispositif selon l'invention comporte un comparateur de conditions de marche relié à l'appareil de mémorisation de références critiques et au récepteur 4. According to another variant of the invention, the device according to the invention comprises a comparator of operating conditions connected to the device for storing critical references and to the receiver 4.
Ce comparateur de conditions de marche compare en permanence les conditions réelles et instantanées de marche du train de laminage aux références critiques de l'appareil de mémorisation de références critiques et envoie un signal au récepteur 4 pour le déclencher si lesdites conditions de marche correspondent à l'une desdites références critiques mémorisées. This operating conditions comparator continuously compares the actual and instantaneous operating conditions of the rolling train with the critical references of the critical reference storage device and sends a signal to the receiver 4 to trigger it if said operating conditions correspond to the 'one of said critical references stored.
Selon cette variante, le comparateur de conditions de marche peut donc déclencher directement le récepteur 4 indépendamment du signal transmis au même récepteur 4 par le comparateur de seuil 3 du dispositif selon l'invention. According to this variant, the comparator of operating conditions can therefore directly trigger the receiver 4 independently of the signal transmitted to the same receiver 4 by the threshold comparator 3 of the device according to the invention.
Un tel perfectionnement permet de réagir encore plus rapidement sur les conditions de marche du train de laminage avant même l'apparition de risques de rupture ou d'irrégularités d'épaisseur de la bande en défilement dans le train de laminage et revient même à interdire au train de laminage certaines conditions de marche. Such an improvement makes it possible to react even more quickly to the operating conditions of the rolling train before even the appearance of risks of rupture or irregularities in the thickness of the strip running in the rolling train and even amounts to prohibiting the rolling train certain operating conditions.
Pour compléter encore le dispositif et le procédé selon l'invention, il est possible, selon une autre variante de l'invention, d'adjoindre au dispositif selon l'invention des moyens d'acquisition automatique des valeurs de seuil Sb, qui sont alors reliés au comparateur 3. To further complete the device and the method according to the invention, it is possible, according to another variant of the invention, to add to the device according to the invention means for automatic acquisition of the threshold values Sb, which are then connected to comparator 3.
Ces moyens d'acquisition automatique des valeurs de seuil Sb peuvent notamment comprendre un appareil de mémorisation de seuils Sb associé à un dispositif connu en lui-même du premier type précédemment décrit, basé sur la détection des défauts d'épaisseur rapidement variables et longitudinalement groupés sur la bande à laminer, à l'aide d'une jauge d'épaisseur placée à la sortie de la cage du train de laminage dotée de l'accéléromètre 1. These means for automatically acquiring threshold values Sb can in particular comprise a device for memorizing thresholds Sb associated with a device known in itself of the first type described above, based on the detection of rapidly variable thickness defects which are longitudinally grouped on the strip to be laminated, using a thickness gauge placed at the exit of the rolling train stand equipped with the accelerometer 1.
En cours de laminage, dès que l'amplitude des ondulations dépasse un seuil prédéterminé et pendant une durée de dépassement supérieure à une durée prédéterminée, on mémorise, à l'aide de l'appareil de mémorisation de seuils
Sb, la valeur de l'amplitude de vibration détectée au même moment par l'accéléromètre 1 et les conditions de marche du train de laminage associées à cette valeur ; cette valeur d'amplitude de vibration constitue alors un seuil Sb, que le comparateur 3 prend alors automatiquement en compte.During rolling, as soon as the amplitude of the undulations exceeds a predetermined threshold and for a duration of excess greater than a predetermined duration, the threshold memorization device is memorized
Sb, the value of the amplitude of vibration detected at the same time by the accelerometer 1 and the running conditions of the rolling train associated with this value; this vibration amplitude value then constitutes a threshold Sb, which the comparator 3 then automatically takes into account.
Un tel perfectionnement évite avantageusement d'avoir à mettre en mémoire la valeur de Sb dans le comparateur 3. Such an improvement advantageously avoids having to store the value of Sb in the comparator 3.
Globalement, un tel dispositif selon l'invention doté de moyens automatiques d'acquisition des seuils Sb, d'un appareil de mémorisation des références critiques et de comparaison des conditions de marche à ces références critiques, présente l'avantage de s'adapter en permanence et d'éviter automatiquement et en permanence l'amorce des phénomènes de broutage. Overall, such a device according to the invention provided with automatic means for acquiring the thresholds Sb, an apparatus for memorizing critical references and for comparing operating conditions with these critical references, has the advantage of adapting to permanently and automatically and permanently avoid the onset of grazing phenomena.
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| FR2723011B1 (en) | 1996-09-13 |
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