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CA 02220887 2005-10-18
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Procédé de coulée continue elatre deux cylindres
La présente invention concerne la coulée continue
entre cylindres de produits métalliques minces, notamment
en acier_
Selon cette technique connue, le produit fabriqué,
par exemple une bande mince en acier de quelques
millimètres d'épaisseur, est obtenue en déversant le
métal en fusion dans un espace de coulée défini entre
deux cylindres d'axes parallèles, refroidis et entrafnés
en rotation en sens contraire. Au contact des paxois
froides des cylindres, appelées viroles, le métal se
solidifie et les peaux de métal solidifiées, entrainées
pax la rotation des cylindres, se rejoignent au niveau du
col, entre les cylindres, pour former la dite bande,
extraite vers le bas_
L'exploitation du procédé de coulée entre cylindres
est soumise à diverses contraintes relatives tant au
produit coulé qu'à la mise en oeuvre de l'installation de
coulée.
La bande coulée doit en particulier avoir une
section correspondant, en forme et dimensions, à la
section souhaitée, la section réelle de la bande êtant
directement fonction de l'espace, appelé entrefer, entre
les cylindres au niveau du col. _
Pour cela, on connait un procêdé de rëgulation de
la coulée continue entre cylindres, dêcri.te dans la
demande de brevet FR-A-2728827, Selon lequel on mesure
l'effort d'êcartement des cylindres (RSFj et on agit en
consêquence sur .la position relative desdits cylindres.
Ce procédé permet d'agir sur la position relative des
cylindres pour les êcartex en cas d'effort trop important
ou les rapprocher dans le cas d'effort trop faible, afin
notamment, d'éviter des percées de mêtal liquide ou méme
une rupture de la bande coulêe, et aussi pour éviter un
endommagement des cylindres en cas de sur-solidification
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du métal coulé.
Par ailleurs, on sait que un faux rond des
cylindres ne peut pas être totalement évité, d'une part
pour=des raisons mécaniques et d'autre part du fait des
déformations thermiques subies par la virole, lors du
premier contact du métal en fusion au moment du démarrage
de la coulée, et aussi ultérieurement lors de la rotation
des cylindres. Il est déjà connu de compenser ce faux
rond, qui sera appelé par la suite "faux rond normal" (ou
encore "faux rond mécanique" bien qu'étant en partie
d'origine thermique), en agissant automatiquement sur la
position des paliers d'au moins un des cylindres en
fonction de la position angulaire des cylindres, de
manière à garder un entrefer le plus constant possible.
Compté tenu de l'impossibilité pratique de mesurer
directement l'entrefer, il a déjà été proposé d'utiliser
comme paramètre représentatif du faux rond un signal
fourni par les moyens de mesure de l'effort d'écartement
des cylindres, le système de compensation de faux rond
étantalors combiné avec un système de régulation tel que
celui décrit dans le document FR-A-2728817 déjà cité.
La mise en oeuvre de ces procédés ne permet
toutefois pas de détecter en temps réel certains défauts
susceptibles de perturber la coulée ou même de conduire à
son arrêt, ou d'endommager durablement les cylindres.
On connaît déjà des méthodes de détection de
défauts, visuelles ou autres, permettant de déceler des
défauts liés au procédé de coulée, à la thermo-
hydraulique du métal en fusion, ou encore ceux connus
sous le nom de "bandes brillantes". Ce dernier type de
défaut correspond à une diminution localisée de la
rugosité de surface des cylindres, laquelle entrafne des
variations du refroidissement de la bande qui peuvent
être détectées par de mesures de température effectuées
sur la bande coulée. Mais l'observation de ces défauts ne
peut se faire que a posteriori, sur la bande déjà formée,
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et donc tardivement après leur apparition. or ces défauts
peuvént endommager l'état de surfaces des cylindres, et
ceci d'autant plus qu'ils sont perçus tardivement, ces
endommagements pouvant alors devenir irrémédiables.
Certains défauts pourraient a priori être détectés
à partir de l'observation directe du signal représentant
l'effort d'écartement des cylindres. Mais les variations
de ce signal représentent à la fois des variations
d'effort dues au faux rond normal et des variations dues
à d'autres paramètres où événements pouvant survenir en
cours de coulée. Une observation directe du signal
d'effort ne permet donc pas de déterminer la part de
chacune de ces causes dans les variations du signal.
La présente invention a pour but de résoudre les
problèmes évoqués ci-dessus et vise à permettre, à partir
de la mesure de l'effort d'écartement des cylindres
(RSF), la détection en temps réel de défauts, avant
qu'une amplification de ces défauts provoque des dégâts
irrémédiables notamment aux cylindres. L'invention a
aussi'pour but de permettre un suivi de l'évolution de
ces dêfauts, afin de pouvoir proposer à l'opérateur des
actions correctives ou d'interruption de la coulée en
fonction de la gravité desdits défauts .
Avec ces objectifs en vue l'invention a pour objet
un procédé de coulée continue entre cylindres de produit
métalliques minces, notamment en acier, selon lequel on
mesure en continu, au cours de la coulée, l'effort
d'écar,tement des cylindres, et on génère un signal
représentatif des variations de l'effort d'écartement
(RSF) en fonction du temps, et on agit, notamment en
fonction du dit signal, sur l'écartement des cylindres
pour compenser le faux .rond des cylindres, ce procédé
étant caractérisé en ce que, dans le but de détecter des
défauts autres que le faux rond des cylindres, on
décompose ledit signal en différentes composantes
harmoniques, et on compare ces dites composantes
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harmôniques à des harmoniques de référence de rang
correspondant, les résultats de ladite comparaison étant
représentatifs d'un état de défaut du procédé de coulée,
et on définit, en fonction des résultats de ladite
compâraison, des règles de conduite du procédé de coulée.
Les inventeurs ont en effet pu établir, suite â de
nombreux essais effectués à échelle industrielle, qu'il
existe une certaine relation entre les variations des
signaux représentatïfs de l'effort d'écartement et
l'apparition de défauts lors de la coulée. Par exemple,
l'apparition sur un cylindre du défaut appelé bande
brillante se caractérise par la présence d'une
perturbation sur le signal de l'effort d'écartement
mesuré. Cette perturbation est Cyclique et se manifeste à
chaque tour du cylindre. Elle reflète une sur
solidification du produit lorsqu'il passe au col et se
traduit par des variations de l'effort qui sont nettement
plus rapides que celles qui peuvent être engendrées par
exemple par des variations de l'épaisseur du produit
solidifié.
Les inventeurs ont alors imaginé de faire une
décomposition en harmoniques des dits signaux de manière
à différencier dans ces signaux la part pouvant être
attribuée au faux rond normal et celle provenant d'autres
causés. Ils ont ainsi vérifié, par comparaison des
composantes harmoniques relevées lors de diverses
coulées, que, bien que les signaux représentatifs de
l'effort d'écartement varient en particulier en fonction
du faux rond, même lorsque celui-ci est compensé par un
systéme de compensation, des variations de certaines
composantes harmoniques correspondaient à l'apparition de
défauts lors des coulées. Il est donc apparu qu'une
anal~se, effectuée en continu au cours des coulées, de
ces composantes harmoniques pourrait permettre, par
comparaison avec une référence obtenue expérimentalement
lors de coulées considérées sans défauts, de détecter
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quasiment en temps réel des écarts révélateurs de tels
défaûts de coulée, bien plus rapidement que par les
méthodes connues.
Une hypôthèse explicative de 1a relation existant
5 entre les variations des composantes harmoniques et la
présénce de défauts de coulée est que le faux rond normal
provoque des variations du signal représentatif de
l'effort d'écartement des cylindres (RSF) qui sont
majoritairement lentes et douces, autrement dit que dudit
signal se dégagent, du fait du dit faux rond normal,
essentiellement une composante harmonique de rang faible,
de fréquence égale à la fréquence de rotation des
cylindres. Par contre, des défauts réels, tels que les
bandes brillantes évoquées précédemment, engendrent
principalement des variations brusques dudit signal et
donc des harmoniques de rang plus élevé. Typiquement, le
spectre du signal représentatif de l'effort d'écartement
des cylindres et résultant du seul faux rond normal est
caractérisé par une composante harmonique de rang 0
importante (par exemple 70% de l'amplitude totale du
signal) et des harmoniques de rang supérieur en
décroissance rapide (20~ pour l'harmonique de rang 1, 10%
pour l'harmonique de rang 2). On note rarement la
présence d'harmoniques de rang plus élevé. Par contre,
dans le cas de la présence de bandes brillantes, la
répartition des harmoniques est différente du cas ci-
dessù.s, la présence d'un front de sur-solidification au
niveau de la bande brillante engendrant plus
d'harmoniques élevées.
Il est précisé que ici et par la suite, on désigne
par harmonique de rang i la composante du signal à une
fréquence Fi=21F0, FO étant la fréquence fondamentale
correspondant à la vitesse de rotation des cylindres. De
maniére similaire, on désignera par la suite par hi
l'amplitude des composantes harmoniques de rang i, et par
Hi üne valeur représentative des harmoniques de rang i
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considérées sur un nombre de tours prédéterminé des
cylindres.
Selon une disposition particulière de l'invention
lorsque un système de régulation de l'entrefer, tel que
décrit précédemment, est mis en place, on peut utiliser
comme signal représentatif des variations de l'effort
d'écartement des cylindres (RSF), issu de la mesure du
dit effort, un signal associé utilisé comme consigne de
déplacement des paliers d'au moins un cylindre. C'est à
dire que le signal qui est alors décomposé en différentes
composantes harmoniques est directement lié à ladite
consigne de déplacement élaborée par un module de
compénsation de faux rond, et reflétant donc les
variations de l'effort d'écartement.
Pour effectuer la décomposition du signal en ses
différentes composantes harmoniques, on pourra notamment
utiliser une transformée de Fourier rapide appliquée au
signal représentatif de l'effort d'écartement des
cylindres (RSF), ce signal étant donc soit directement le
signal de mesure de l'effort d'écartement, soit un signal
correspondant élaboré par le dit module de compensation
de faux rond.
Dans une disposition préférée de l'invention, on
calcule la valéur Hi représentative de chaque harmonique
de rang i comme étant une valeur moyenne des amplitudes
hi de chaque harmonique, déterminée sur un nombre donné
de tours des cylindres. La valeur Hi représentative de
chaque harmonique étant calculée comme étant une moyenne
sur -un nombre de tours donné des amplitudes mesurées,
ceci..permet d'atténuer l'effet de défauts aléatoires et
localisés dans le temps et l'espace, non répétitifs sur
plusieurs tours de cylindre. Ainsi, si le défaut est
engendré par un problème durable sur un cylindre, le
système intégrera complètement cette donnée au bout dudit
nombre de tours, alors que l'effet des harmoniques
n'apparaissant que sur un nombre de tours faible,
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notablement inférieur au dit nombre de tours donné, sera
considérablement atténué.
La comparaison du signal mesuré avec un signal
d'une coulée jugée bonne peut s'effectuer de différentes
maniéres. On peut comparer simplement termes à termes les
valeurs Hi représentatives de chaque harmonique du signal
mesuré à des valeurs de références Hir provenant de
mesures effectuées lors de coulées jugées bonnes, et
vérifier que la somme des différences des valeurs Hi
représentatives de chaque harmonique avec les valeurs Hir
de référence n'est pas trop élevée. On peut aussi
comparer la proportion de chaque harmonique par rapport à
une répartition proportionnelle de référence. Toutefois,
préférentiellement, la comparaison sera effectuée sur la
base: d'un barycentre des harmoniques, ce barycentre étant
calculé en pondérant chaque harmonique d'un coeffiafient
prédéterminé, de manière à accorder aux différentes
harmoniques des importances relatives en pondérant de
façon inégale ces dernières. Ce mode de calcul est
justifié par des constatations expérimentales . lors
d'une coulée jugée bonne, la première harmonique est la
plus importante, l'importance des différentes harmoniques
étant décroissante en fonction du rang croissant des
harmoniques considérées. En pondérant les harmoniques de
rangplus élevé par un coefficient adapté, les variations
de css harmoniques de rang élevé seront en quelque sorte
amplifiées, rendant leur apparition ou augmentation plus
facilement perceptible dans le résultat du calcul de
barycentre.
On pourra par exemple calculer un barycentre
fréquentiel Bf en affectant à chaque fréquence
d'harmoniques un coefficient représentant l'amplitude de
l'harmonique considéré .
Bf (Hz) - E Hi*Fi / E Hi
et normer ce barycentre par la fréquence
fondamentale pour obtenir un rapport R = Bf/FO qui pourra
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être comparé à une valeur de référence RO prédéterminée,
de manière à s'affranchir d'éventuelles différences de
fréquence fondamentale, et donc de vitesse effective des
cylindres, entre la coulée considérée et la référence.
On pourra de plus calculer la dérivée dR/dt et
également comparer le résultat à un deuxième seuil
prédéterminé, permettant ainsi de suivre l'évolution du
rapport R dans le temps, une évolution rapide de R étant
en quelque sorte le signe d'une aggravation rapide d'un
défaut .
Avec les valeurs des différents paramêtres .
A représentant l'amplitude totale des variations .
A = ~ Hi
R représentatif de la part ou de l'importance des
défauts dans le signal,
et E = dR/dt
on peut établir un tableau de décision, comme on le
verra par la suite, qui pourra être utilisé pour proposer
en témps réel à l'opérateur des actions correctives sur
certains paramètres de coulée, dans le but visé de
remédier à des défauts le plus rapidement possible après
leur apparition.
D'autres avantages et particularités apparaîtront à
la lecture de la description détaillée qui va suivre
d'exemples de réalisation de l'invention, donnée à titre
indicatif et nullement limitatif, à lire conjointement
aux dessins annexés parmi lesquels .
-la figure 1 est une vue schématique d'un
dispositif de coulée entre cylindres avec un système de
régulation de type connu en soi, mais utilisant une
décomposition en harmonique du signal de compensation de
faux rond,
-la figure 2 représente un tableau de décision
permettant de définir la démarche à suivre au cours de la
coulée en fonction des valeurs des différents paramètres
fournis par le procédé selon l'invention,
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-les figures 3a, 3b, 3c et 3d présentent, sous
formé de tracés représentant les variations des
différents paramètres mesurés ou calculés, les résultats
obtenus lors d'une coulée jugée bonne avec procédé de
compénsation de faux rond,
-les figures 4a, 4b, 4c et 4d présentent les tracés
correspondants obtenus lors d'une coulée jugée mauvaise.
L'installation de coulée, représentée seulement
partiellement à la figure l, comporte de manière
classique, et connue en soi, deux cylindres 1, 2, d'axes
parallèles, espacés l'un de l'autre d'une distance nommée
entrefer. Elle correspond à l'épaisseur souhaitée de la
bande coulée, moins l'écrasement dû à la RSF. Les deux
cylindres l, 2 sont entraînés en rotation de sens
contraires, à même vitesse. Ils sont portés par des
paliers 3, 4, schématiquement représentés, de deux
supports 5, 6 montés sur un châssis 7. Le support 5, et
donc- l'axe du cylindre 1 correspondant, est fixe par
rapport au châssis 7. L'autre support 6 est mobile en
translation sur le châssis 7. Sa position est réglable et
déterminée par des vérins de poussée 9 agissant de
manière à rapprocher ou éloigner les supports 5, 6, l'un
de l'autre. Des moyens de mesure de l'effort d'écartement
des cylindres (RSF), tels que des pesons 8, sont disposés
entre le support fixe 5 et le châssis 7. Des capteurs 10
permettent de mesurer la position du support mobile 6, et
donc les variations de position par rapport à une
position de consigne prédéterminée en fonction de
l'épaisseur souhaitée de la bande.
Lors d'une coulée, le métal en fusion est déversé
entre les cylindres, et commence à se solidifier au
contact de leurs parois refroidies en formant des peaux
solidifiées qui sont entraînées par la rotation des
cylindres et se rejoignent sensiblement au niveau du col
11 entre les cylindres pour former la bande solidifiée
extraite vers le bas. Ce faisant, le métal exerce sur les
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cylindres un effort d'écartement (RSF), mesuré par les
pesons 8, cet effort étant variable notamment en fonction
du degré de solidification du métal.
Pour réguler cet effort, et garantir la continuité
5 de la coulée, l'installation de coulée comporte un
système de régulation. Dans ce système de régulation, la
différence entre le signal de la consigne d'effort et le
signal de l'effort mesuré par le-capteur d'effort 8 est
calculée par un premier comparateur 12. Le signal de
10 cettë différence est introduit dans un régulateur
d'effort 13 qui détermine un signal de consigne de
position introduit dans un deuxième comparateur 14. Le
signal de l'effort mesuré par le capteur d'effort 8 est
aussi introduit dans un système de compensation de faux
rond.l5 qui effectue une décomposition en harmoniques du
signal d'effort et génère des signaux H1, H2, H3 de
compensation de chacune des dites harmoniques. Ces
signaux H1, H2 et H3 sont additionnés dans un sommateur
16 c~ i engendre un signal de consigne de correction de la
position qui est transmis au deuxième comparateur 14. Le
signal de sortie du deuxième comparateur 14 est introduit
dans un troisième comparateur 17 ainsi qu'un signal de
position provenant du capteur de position 10. Le signal
de sortie du troisième comparateur 17 est introduit dans
le régulateur de position 18 qui commande les vérins 9.
La rotation des cylindres 1 et 2 est assurée
respectivement par des moteurs 19 ét 20 commandés par un
régulateur de vitesse 21. Ce régulateur de vitesse 21
reçoit un signal d'un régulateur d'épaisseur 22 recevant
lui-même un signal de consigne d'épaisseur, le signal
d'effort émis par le capteur d'effort 8 et 1e signal de
position émis par le capteur de position 10.
Une action sur les vérins 9 est exécutée
automatiquement par ce système de régulation, qui permet
par exemple d'agir sur les vérins 9 dans le sens
conduisant à un écartement des cylindres pour réduire
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l'effort d'écartement (RSF), ou inversement dans le sens
d'un rapprochement des cylindres pour augmenter l'effort.
De màniêre similaire, ce système permet d'effectuer une
compensation au moins partielle du faux rond normal,
c'est à dire de compenser un éventuel désaxage existant
entre l'axe de la virole et son axe de rotation ainsi que
les irrégularités de forme d'un cylindre, que celles-ci
soient d'origine mécanique ou thermique. Le système de
régulation prend alors en compte ces défauts de forme et
de coaxialité pour donner une consigne de déplacement aux
vérins de poussée 9 commandant l'entrefer des cylindres
afin de maintenir cet entrefer le plus constant possible
au cours de la rotation des cylindres.
On va maintenant décrire une méthode préférée de
détermination des différents paramètres A, R et E qui
seront utilisés pour avertir l'opérateur de la présence
de défauts et de la gravité de ceux-ci.
Dans cette méthode on utilise une décomposition en
harmoniques du signal représentatif de l'effort
d'écartement des cylindres, cette décomposition étant
effectuée dans le module de compensation de faux rond 15
à l'aide d'une transformée de Fourier. On pourrait tout
aussi bien réaliser la même opération non pas à l'aide
d'une transformée de Fourier mais avec une transformée de
Laplace ou toute autre opération mathématique ou de
traitement du signal telle que par exemple l'utilisation
de filtres permettant d'obtenir le même résultat, à
savoir une décomposition d'un signal en différentes
composantes harmoniques.
On calcule ensuite les valeurs Hi comme indiqué
précédemment, c'est à dire en effectuant une moyenne des
amplitudes hi sur un nombre de tours prédéterminé des
cylindres, par exemple sur les dix derniers tours. On
notera que la méthode de calcul des coefficients Hi
précédente n'est donnée qu'à titre d'exemple et n'est
absolument pas limitative. Les valeurs Hi représentatives
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de chaque harmonique de rang i peuvent également être
calculées comme étant la valeur efficace de l'amplitude
hi des harmoniques ou toute autre valeur calculée
caractérisant ces dites harmoniques, ce calcul pouvant
être fait selon une moyenne arithmétique, selon la
méthode des moindres carrés ou selon toute autre méthode.
Quel que soit le mode de calcul, les valeurs Hi
sont représentatives de l'amplitude relative de chaque
harmonique de-rang i et de fréquence Fi.
On calcule ensuite le critère Bf comme étant un
barycentre fréquentiel des différentes harmoniques. C'est
à dire que l'on calcule le barycentre des fréquences des
harmoniques considérées, chaque valeur Fi étant affectée
d'un poids constitué par la valeur Hi correspondante,
soit . B f = ~ Hi x F1 / E Hi .
On utilisera en général uniquement les harmoniques
de rang 0, 1 et 2. Toutefois il serait bien évidemment
possible de prendre en compte plus d'harmoniques.
Afin de pouvoir effectuer des comparaisons valables
à des vitesses de rotation des cylindres différentes, on
calcule alors le ratio Rf - BF/Fp, FO correspondant à la
fréquence de rotation des cylindres.
Dans le cas pris en exemple où seules sont prises
en compte les trois premières harmoniques, on obtient
alors les trois critères suivants .
- amplitude globale des variation du signal
A=H1+H2+H3,
- barycentre normé .
Rf = (FlxH1+F2xH2+F3xH3)/((H1+H2+H3)xF0)
-évolution de Rf dans le temps . E=dRf/dt.
Une comparaison de ces différents critères calculés
en cours de coulée avec un seuil prédéterminé permet
alors de détecter pour la coulée en cours si un tel
défaut apparait.
A titre d'exemple, dans un cas où le signal
représentatif de l'effort d'écartement des cylindres est
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le signal issu du module de compensation de faux rond,
c'est à dire exprimé en valeur de déplacement du cylindre
mobile, et en présence du seul faux rond normal, on peut
avoir .
HO = 700 gym, Hl = 200 ~cm, H2 = 100 gym, avec
FO - 0,2 Hz, F1 = 0,4 Hz et F2 = 0,8 Hz ,
alors Bf = 0,3 Hz et Rf = 1,5 .
Si une bande brillante apparait, ces valeurs
deviennent respectivement 350 gym, 350 ~,m et 300 ~,m pour
H0, H1, H2, et alors Rf = 2,25.
On voit ainsi que en fixant simplement un seuil
adéquat sur Rf, par exemple Rfseuil=1~6. le passage de Rf
au déssus de ce seuil peut activer une alarme signalant
un défaut.
Une meilleure appréciation de la gravité des
défauts peut être obtenue par la prise en compte
simultanée des trois critères mentionnés ci-dessus.
Pour cela, on pourra par exemple utiliser un
tableau de décision tel que représenté figure 2 qui
indique directement à l'opérateur l'état défectologique
de la coulée, c'est à dire lui donne une indication sur
la présence, l'importance, et l'évolution de défauts et
signale le besoin d'entreprendre des actions correctives,
telles que des modifications de certains paramètres de
couléé pour essayer de remédier aux défauts apparus, ou
au pire la nécessité d' arrêter la coulée pour éviter des
dégâts irrémédiables à l'installation de coulée.
Ce tableau présente par exemple la démarche a
suivre en fonction des valeurs relatives des coefficients
A, Rf et E
- A "petït" est le signe de faibles variations de
l'effort d'écartement des cylindres, la coulée se déroule
dans de bonnes conditions,
- quand A est "moyen",
- si R et E sont "petit", ce qui signifie pas ou
peu de défauts" la coulée se déroule encore dans de
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bonnes conditions,
- si R est "petit" et E "grand", cela peut
signifier que, bien qu'il n'y ait pas de présence réelle
de défauts, le point de fonctionnement de l'installation
est instable, pour des raisons liées essentiellement au
faux rond "normal", et une alarme du procédé de coulée
est déclenchée pour avertir l'opérateur d'un besoin de
modifier par exemple les conditions thermiques de la
virole (température ou débit de l'eau de
refroidissement),
- si R est "grand" et E "petit", ce qui signale la
présence de défauts, sans tendance notable à une
éventuelle aggravation de ceux-ci, une alarme du procédé
de coulée est déclenchée,
- si R et E sont "grand", signalant la présence de
défauts et l'aggravation de ceux-Ci, un arrêt de la
coulée est demandé,
- quand A est "grand",
- si R et E sont "petit", aucun défaut latent
n'est signalé, le faux rond normal est correctement
compensé, mais l'amplitude des déplacements du cylindre
mobile pour réaliser cette compensation est importante,
ce qui n'est pas grave pour la coulée elle-même, mais
peut. révéler des problêmes de géométrie des cylindres,
- si R est "grand" et E "petït", ce qui signale en
plus la présence de défauts, mais sans aggravation
notable, une alarme du procédé de coulée est déclenchée,
- si E est "grand", quelque soit la valeur de R,
une forte aggravation des défauts est signalée et un
arrêt rapide de la coulée est demandé.
On notera que les caractères "petit", "moyen" et
"grand" des différents critères sont appréciés par
comparaison à des données expérimentales acquises lors de
coulées antérieures.
A titre d'illustration des possibilités de
détection de défauts par le procédé selon l'invention, on
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peut se reporter aux figures 3a, 3b, 3c et 3d qui
présentent les variations des différents paramètres
mesurés et calculês lors d'une coulée avec procédé de
compensation de faux rond jugée bonne, et aux figures 4a,
5 4b, 4c et 4d qui montrent comparativement les courbes
obtenues lors d'une coulée présentant des défauts de
bandes brillantes.
Les figures 3a et 4a présentent les variations de
l'effort d'écartement des cylindres exprimé en
10 pourcentage de la RSF admissible, mesuré pendant 40
minutes à partir du début de coulée.
Les figures 3b et 4b montrent l'évolution pendant
ce temps du paramètre A, c'est à dire l'amplitude moyenne
sur 10 tours, en /.cm, du déplacement des paliers du
15 cylindre mobile commandé par le module de compensation du
faux rond.
Les figures 3c et 4c montrent en correspondance
temporelle l'évolution du paramètre R.
Les figures 3d et 4d montrent en correspondance sur
le même graphique les évolutions des valeurs H0, Hl et
H2, 'représentatives des amplitudes des harmoniques de
rang 0 , 1 et 2 , la première (HO ) étant représenté en bas
du schéma, la seconde (Hl) au milieu et la troisième (H2)
en haut.
On constate que, dans le cas de la coulée jugée
bonne, la croissance de A pendant envïron les 20
premières minutes correspond à une croissance similaire
de HO et reflète essentiellement l'évolution de la
compensation de faux rond, jusqu'à obtenir une stabilité
de A au voisinage de 50 ~,m, signalant une compensation de
faux rond quasi-parfaite. On note également une stabilité
du paramètre R au bout d'une dizaine de minutes, après
une excursion de R vers des valeurs supérieures,
correspondant à une amplitude relativement importante de
H2 pendant la même période de début de coulée.
Par comparaison, les tracés des figures 4b, 4c et
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4d, relatifs à une coulée dont le déroulement a été
fortement perturbé, montrent des amplitudes importantes
de H1 et H2 pendânt environ 40 minutes, avec une valeur
élevée de a pendant la même période, et surtout une
valeur élevée de R.
On comprendra aisément au vu de ces relevés que une
comparaison, effectuée en temps réel en cours de coulée,
des valeurs de A et surtout de R avec des seuils
prédéterminés aurait permis de détecter rapidement les
défauts correspondant aux fortes amplitudes des
harmoniques H1 et H2, et d'agir immédiatement sur les
paramètres de coulée pour éviter qu'ils ne s'aggravent.
L'invention n'est pas limitée aux modes de calculs
des différents paramètres indiqués ci-dessus uniquement à
titre d'exemple.
En particulier, en utilisant toujours les mêmes
valeurs Hi représentatives de l'amplitude de chaque
harmonique, on pourra calculer un autre barycentre B du
spectre harmonique de la valeur représentative de
l'effort d'écartement des cylindres, par exemple en
affectant alors à chaque valeur Hi un coefficient de
pondération judicieusement choisi permettant d'accentuer
dans la valeur calculée de ce barycentre l'influence des
harmoniques de rang plus élevé, qui sont significatives
de défauts. Quelque soit le type de calcul de barycentre
utilisé, on utilisera des valeurs représentatives des
différentes harmoniques et des coefficients de
pondération relatifs à chaque harmonique tels que l'on
puisse aisément suivre l'évolution de la valeur du
barycentre et la comparer à des valeurs expérimentales en
vue de définir en temps réel un niveau défectologique par
comparaison avec l'état défectologique ( coulée sans
problèmes, coulée perturbée, coulée mauvaise ayant
conduit à un arrêt ou à un endommagement des cylindres,
etc) des coulées précédentes.
Pour effectuer la comparaison des harmoniques, on
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pourra également définir une répàrtition de référence des
amplitudes des harmoniques, en pourcentage de chaque
harmonique par rapport au signal total, par exemple en
posant a priori que la première harmonique représente 66%
de cé signal, la deuxième 17 % et la troisième également
17%. On pourra alors suivre l'évolution de cette
répartition au cours de chaque coulée et, par comparaison
avec la répartition de référence, apprécier facilement
d'éventuels écarts. Cette comparaison pourra par exemple
être-, faite en calculant une somme Rd des différences
entre la proportion Hi/A de chaque composante harmonique
dans le signal mesuré représentatif de l'effort
d'écartement et la proportion de référence ai
Rd=pos(a0-HO/A)+pos(Hl/A-al)+...+pos(Hi/A-ai) ,(c'est à
dire, chaque élément de cette somme n'est comptabilisé
que s'il est positif). De cette façon, si la proportion
de l' harmonique de rang 0 est supérieure à la proportion
de référence ou si la proportion d'une harmonique de rang
supérieur ou égal à 1 est inférieure à la proportion de
référence, la différence relative à l'harmonique
considérée n'est pas prise en compte. Par exemple, si le
premier harmonique représente par exemple 98 ô de A, le
second 2 % et le troisième 0 %, ce qui correspondrait à
une absence presque totale d'harmonique de rang supérieur
à 0 et donc à une absence de défauts, Rd=0.
Dans le cas où l'installation de coulée continue
entre cylindres ne comporterait pas de système de
régulation de l'entrefer en fonction du faux rond, on
pourrait bien évidemment appliquer le procédé selon
l'invention précédemment décrit en prenant directement
comme signal soumis à une décomposition en harmonique la
mesure directe des variations de l'effort d'écartement
des cylindres (RSF), l'utilisation des valeurs Hi issues
du môdule de compensation de faux rond restant toutefois
particuliêrement pratique lorsque un tel module de
compénsation existe déjà dans l'installation et effectue
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déjà, dans 1e cadre de son fonctionnement habituel, la
décomposition en harmonique requise.
