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Patent 2935193 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2935193
(54) English Title: HOT ROLLING METHOD
(54) French Title: PROCEDE DE LAMINAGE A CHAUD
Status: Granted
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • B21B 37/00 (2006.01)
(72) Inventors :
  • MORETTO, CHRISTIAN (France)
  • PETHE, NICOLAS (France)
  • COUTURIER, ANDREY (France)
(73) Owners :
  • ARCELORMITTAL (Luxembourg)
(71) Applicants :
  • ARCELORMITTAL (Luxembourg)
(74) Agent: SMART & BIGGAR LP
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2018-12-04
(86) PCT Filing Date: 2013-12-24
(87) Open to Public Inspection: 2015-07-02
Examination requested: 2016-06-23
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/IB2013/002865
(87) International Publication Number: WO2015/097488
(85) National Entry: 2016-06-23

(30) Application Priority Data: None

Abstracts

English Abstract

Method for regulating at least one of the parameters (a) of a method for the hot-rolling of a part-finished metallic product through at least one stand of rolls of a rolling mill comprising at least two working rolls, the regulating method comprising the following steps of calculating a forward slippage ratio (FWS) using the following equation: FWS = (a) where vout is the speed of the part-finished product leaving said stand and ?stand is the linear speed of the working rolls; calculating an estimate of a coefficient of friction (µactual) as a function of a measured value of the clamping force (F) of said working rolls in the stand and of the forward slippage ratio (FWS) previously calculated; and regulating at least one of the parameters (a) on the basis of the calculated estimate of the co-efficient of friction (µactual). Associated rolling method, associated rolling mill and associated computer program product.


French Abstract

Procédé de régulation d'au moins l'un des paramètres (a) d'un procédé de laminage à chaud d'un demi-produit métallique dans au moins une cage de laminoir comprenant au moins deux cylindres de travail, le procédé de régulation comprenant les étapes suivantes de calcul d'un ratio de glissement vers l'avant (FWS) à l'aide de l'équation suivante : FWS = (a) où vsortie est la vitesse du demi-produit à la sortie de ladite cage et ?cage est la vitesse linéaire des cylindres de travail; le calcul d'une estimation d'un coefficient de friction(µréel) en fonction d'une valeur mesurée de la force de serrage (F) desdits cylindres de travail dans la cage et du ratio de glissement vers l'avant (FWS) précédemment calculé; et la régulation d'au moins l'un des paramètres (a) à partir de l'estimation calculée du coefficient de friction (µréel). Procédé de laminage, laminoir et produit programme d'ordinateur associés.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


12
REVENDICATIONS
1. Procédé de régulation d'au moins l'un des paramètres (a) d'un procédé de

laminage à chaud d'un demi-produit métallique dans au moins une cage de
laminoir comprenant au moins deux cylindres de travail,
le procédé de régulation comprenant les étapes suivantes :
- le calcul d'un ratio de glissement vers l'avant (FWS) à l'aide de l'équation

suivante :
Image
où .nu. sortie est la vitesse du demi-produit à la sortie de ladite cage et
.nu. cage est la vitesse
linéaire des cylindres de travail ;
- le calcul d'une estimation d'un coefficient de friction (µréel) en
fonction d'une
valeur mesurée de la force de serrage (F) desdits cylindres de travail
dans la cage et du ratio de glissement vers l'avant (FWS)
précédemment calculé ; et
- la régulation d'au moins l'un des paramètres (a) à partir de l'estimation

calculée du coefficient de friction (µréel).
2. Procédé de régulation selon la revendication 1, dans lequel :
- lors de l'étape de calcul de l'estimation du coefficient de friction
(µ réel),
une valeur cible du coefficient de friction (µ cible) est prédéterminée, et
le
coefficient de friction (µréel) est calculé en temps réel ;
- lors de l'étape de régulation, si ¦ µ cible - µ réel ¦ est
supérieure à une valeur
prédéterminée (A), le paramètre de procédé (a) correspondant est ajusté de

13
telle sorte que ¦ µ cible - µ réel ¦ devienne inférieure ou égale à la
valeur
prédéterminée (.DELTA.).
3. Procédé de laminage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel avant le
calcul du
ratio de glissement vers l'avant (FWS), la vitesse (.nu.sortie) du demi-
produit à la
sortie de la cage est mesurée, et le temps entre ladite mesure de (.nu sortie)
et le
calcul du coefficient de friction (µréel) est inférieur ou égal à 100ms.
4. Procédé de laminage selon la revendication 3, dans lequel le temps entre
la mesure
de .nu.sortie et le calcul de µ réel est inférieur ou égal à 50ms.
5. Procédé de laminage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
dans lequel
le temps entre la mesure de .nu.sortie et la régulation de l'au moins l'un des
paramètres du procédé de laminage à chaud (a) est inférieur ou égal à 500ms.
6. Procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5
comprenant
une étape de correction, ultérieure à l'étape de régulation de l'au moins un
des
paramètres a du procédé, qui consiste à réguler la force de serrage (F) en
fonction
des valeurs de ratio de glissement vers l'avant (FWS) et de coefficient de
frottement
(µréel) calculées.
7. Procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6
comprenant une étape de correction, ultérieure à l'étape de régulation d'au
moins un des paramètres a du procédé, qui consiste à réguler les tractions
d'entrée (.sigma. entrée) et de sortie (.sigma. sortie) de la bande en
fonction des valeurs du
ratio de glissement vers l'avant (FWS) et du coefficient de frottement
(µréel)
calculées.

14
8. Procédé de laminage à chaud d'un demi-produit métallique dans au moins
une cage
de laminage comprenant au moins deux cylindres de travail dans lequel au moins

l'un des paramètres a du procédé est régule à l'aide d'un procédé de
régulation
conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Procédé de laminage selon la revendication 8, dans lequel une émulsion
lubrifiante
composée d'huile et d'eau est injectée au niveau de l'entrefer des cylindres
de
travail et dans lequel l'au moins un des paramètres de procédé .alpha. est le
débit
d'injection de ladite huile (Q huile).
10. Procédé de laminage selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le demi-
produit
métallique laminé est une bande d'aluminium.
11. Procédé de laminage selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le demi-
produit
métallique laminé est une bande d'acier.
12. Procédé de laminage selon la revendication 11, dans lequel la bande
d'acier laminée
est une bande d'acier à très haute résistance ou à Ultra Haute résistance.
13. Procédé de laminage selon la revendication 11 ou 12, dans lequel la
bande d'acier
laminée a une épaisseur à la fin du laminage inférieure ou égale à 3 mm.
14. Laminoir à chaud pour la mise en uvre du procédé de laminage selon l'une
quelconque des revendications 8 à 11.
15. Laminoir à chaud selon la revendication 14 dans lequel la vitesse du
demi-produit
.nu.sortie en sortie de la cage de laminoir est mesurée à l'aide d'un
vélocimètre laser.

15
16. Produit
programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui,
lorsqu'elles sont mises en uvre par un ordinateur, mettent en uvre le
procédé de
régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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WO 2015/097488 PCT/IB2013/002865
1
Procédé de laminage à chaud
L'invention concerne le laminage à chaud des produits métallurgiques. Plus
précisément, elle concerne un procédé de régulation d'au moins un paramètre du
procédé de laminage à chaud.
Dans la suite du texte on prendra l'exemple du laminage à chaud des
bandes d'acier mais l'invention est applicable au laminage à chaud d'autres
produits métallurgiques, notamment l'aluminium ou ses alliages.
Habituellement, les bandes d'acier laminées à chaud sont fabriquées selon
le schéma suivant:
- coulée continue d'une brame d'épaisseur allant de 200 à 260 mm;
- réchauffage de la brame à une température d'environ 1100-1200 C;
- passage de la brame dans un laminoir dégrossisseur comportant une
cage réversible unique ou une pluralité de cages indépendantes (par exemple au
nombre de cinq) disposées les unes à la file des autres, de manière à obtenir
une
bande ayant une épaisseur de 30 à 50 mm environ;
- passage de la bande dans un laminoir finisseur comportant une pluralité
de cages (par exemple au nombre de six ou sept) dans lesquelles la bande est
simultanément présente, de manière à lui conférer une épaisseur de 1,5 à 10 mm
environ, puis mise de la bande sous forme d'une bobine.
La bande laminée à chaud ainsi obtenue peut ensuite être soumise à des
traitements thermiques ou mécaniques qui lui conféreront ses propriétés
définitives, ou subir un laminage à froid qui réduira encore davantage son
épaisseur avant l'accomplissement des ultimes traitements thermiques ou
mécaniques.
Pendant le laminage à chaud de bandes d'acier, dans chaque cage du train
finisseur, la bande d'acier est soumise à un chemin thermique et mécanique
bien
déterminé (réduction, température) qui est influencé par le frottement entre
les
rouleaux de travail et la bande dans l'entrefer entre les rouleaux. Ce chemin
a une

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2
influence majeure sur la qualité de la bande (aspect de surface et propriétés
métallurgiques).
Il est donc primordial de pouvoir contrôler et maîtriser le frottement dans
l'entrefer des rouleaux (ou cylindres). Un coefficient de frottement trop
élevé
conduit à une consommation d'énergie trop importante, une dégradation rapide
des rouleaux ainsi que des défauts de surface sur la bande. A l'inverse, un
coefficient de frottement trop faible provoque des problèmes de glissement et
de
guidage de la bande ainsi que des problèmes d'engagement de celle-ci dans la
cage.
Io La régulation du coefficient de frottement est notamment assurée par le
processus de lubrification.
Actuellement la lubrification est généralement réalisée au niveau de chaque
cage du laminoir par injection d'une émulsion composée d'eau et d'un fluide
lubrifiant, habituellement de l'huile, sur le cylindre au niveau de
l'entrefer, voir par
exemple le document US-A-3605473.
La nécessité d'avoir une lubrification performante est encore accrue avec le
laminage des nouvelles nuances d'acier THR (Très Haute Résistance,
généralement comprise entre 450 et 900 MPa) ou UHR (Ultra Haute Résistance,
généralement supérieure à 900 MPa) et/ou des nouveaux formats, par exemple
des épaisseurs de bande inférieures à 3mm. En effet ces aciers tels que
l'USIBOR ou les aciers Dual Phase sont naturellement plus durs et nécessitent

l'application d'une force de laminage plus importante, ce qui réduit la
capacité du
laminoir. Ces aciers peuvent aussi avoir une composition de surface telle
qu'elle
présente moins de calamine qui agit habituellement comme premier élément de
lubrification.
De plus dans les procédés de laminage actuels, pour éviter le risque de
non engagement de la bande dans l'entrefer des cylindres lié à un coefficient
de
frottement trop élevé, l'injection d'émulsion lubrifiante est désactivée lors
du
laminage du début de la bande. De la même façon pour éviter que la bande
suivante refuse de s'engager à cause de la présence d'émulsion lubrifiante sur
les
cylindres, l'injection d'émulsion lubrifiante est désactivée lors du laminage
de la
queue de la bande précédente. Ces deux portions qui sont donc laminées sans

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lubrifiant doivent être éliminées car n'ayant pas l'épaisseur requise, ce qui
représente une perte de plusieurs mètres de bande (de 5 à 10 mètres de bande
par cage) et donc une perte non négligeable en terme de perte de productivité.
Afin d'assurer une lubrification efficace et par conséquent réguler lé
coefficient de friction de sorte à éviter des incidents de laminage tels que
glissements ou non engagement de la bande de nombreuses solutions ont été
proposées.
Le document JP-A-2008264828 décrit un procédé de laminage à chaud
dans lequel les cylindres de travail sont recouverts d'une couche de
revêtement
1.0 de
composition spécifique afin de garantir une certaine valeur de coefficient de
frottement.
Le document JP-A-2005146094 décrit un procédé de laminage à chaud
dans lequel le glissement de la bande serait évité en utilisant une huile
lubrifiante
de composition particulière.
Cependant ces solutions ne permettent pas de réguler le coefficient de
frottement en continu en cours de laminage. En effet, le coefficient de
frottement
dépend entre autres de la nature du matériau constituant la bande à laminer,
de
l'état des cylindres de travail (rugosité, dégradation, calamine, etc.), de la
vitesse
de laminage et du pourcentage de réduction à atteindre. Ainsi, l'efficacité de
zo
lubrification peut être très différente entre le début et la fin d'une
campagne de
laminage, et même d'un train à l'autre et d'une cage à l'autre dans le même
train.
Or les deux solutions proposées ne permettent pas de prendre en compte les
variations de ces paramètres au cours du procédé.
Le document JPH-A-1156410 décrit un procédé dans lequel la force de
?,5 serrage
des cylindres de laminage appliquée serait mesurée par capteur, puis la
quantité d'huile lubrifiante injectée serait ajustée de sorte que la force de
laminage
mesurée soit égale à une valeur cible.
Cette solution vise à ajuster le coefficient de frottement en cours de
procédé mais ne prend pas en compte l'ensemble des paramètres dont dépend le
coefficient de frottement, ce qui la rend peu efficace. De plus cette solution

implique des risques importants d'instabilités du procédé de laminage, telles
que.

4
des variations de vitesse ou de traction, si la quantité de lubrifiant à
apporter pour
atteindre la force requise est importante.
Le but de l'invention est donc de fournir un procédé de laminage dans lequel
le
coefficient de frottement est régulé de façon fiable et efficace en cours de
production
afin d'éviter les incidents de laminage et d'obtenir un rendement optimal. Le
but de
l'invention est également de façon préférentielle de fournir un procédé
réduisant les
instabilités du procédé de laminage et permettant de lubrifier sur toute la
longueur de
la bande.
A cet effet, l'invention a pour premier objet un procédé de régulation d'au
moins
l'un des paramètres (a) d'un procédé de laminage à chaud d'un demi-produit
métallique dans au moins une cage de laminoir comprenant au moins deux
cylindres
de travail, le procédé de régulation comprenant les étapes suivantes :
le calcul d'un ratio de glissement vers l'avant (FVVS) à l'aide de l'équation
suivante :
Ivsortie vcagel
FWS
v cage
où vsõtieest la vitesse du demi-produit à la sortie de ladite cage et vcayeest
la vitesse
linéaire des cylindres de travail ;
le calcul d'une estimation d'un coefficient de friction (
µPréel) en fonction d'une
valeur mesurée de la force de serrage (F) desdits cylindres de travail dans la
cage et
du ratio de glissement vers l'avant (FVVS) précédemment calculé ; et
la régulation d'au moins l'un des paramètres (a) à partir de l'estimation
calculée
du coefficient de friction (
.Prée1)=
Selon un mode préféré de l'invention, lors de l'étape de calcul de
l'estimation du
coefficient de friction (rée/), une valeur cible du coefficient de friction
(ucibie) est
prédéterminée, et le coefficient de friction (u ) est calculé en temps réel
;
lors de l'étape de régulation, si lu
ir-cible réelI
est supérieure à une valeur
prédéterminée (A), le paramètre de procédé (a) correspondant est ajusté de
telle
sorte que lkicibte Préel I devienne inférieure ou égale à la valeur
prédéterminée (A).
Selon un autre mode préféré de l'invention, avant le calcul du ratio de
glissement vers l'avant (FVVS), la vitesse (i)
sortie) du demi-produit à la sortie de la
cage est mesurée, et le temps entre ladite mesure de ('sortie) et le calcul du
coefficient de friction (
(¨réel ) est inférieur ou égal à WOMS.
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4a
Selon un autre mode préféré de l'invention, le temps entre la mesure de 17
- sortie
et le calcul de Préel est inférieur ou égal à 50ms.
Selon un autre mode préféré de l'invention, le temps entre la mesure de v
- sortie
et la régulation de l'au moins l'un des paramètres du procédé de laminage à
chaud (a)
est inférieur ou égal à 500ms.
Selon un autre mode préféré de l'invention, le procédé comprend une étape de
correction, ultérieure à l'étape de régulation de l'au moins un des paramètres
a du
procédé, qui consiste à réguler la force de serrage (F) en fonction des
valeurs de ratio
de glissement vers l'avant (FVVS) et de coefficient de frottement (Iiréei)
calculées.
Selon un autre mode préféré de l'invention, le procédé comprend une étape de
correction, ultérieure à l'étape de régulation d'au moins un des paramètres a
du
procédé, qui consiste à réguler les tractions d'entrée (
.Crentrée) et de sortie (rs
sortie) de
la bande en fonction des valeurs du ratio de glissement vers l'avant (FVVS) et
du
coefficient de frottement (
.Préel) calculées.
Selon un autre mode préféré, l'invention concerne un procédé de de laminage à
chaud d'un demi-produit métallique dans au moins une cage de laminage
comprenant
au moins deux cylindres de travail dans lequel au moins l'un des paramètres a
du
procédé est régule à l'aide d'un procédé de régulation conforme à ceux décrit
précédemment.
Selon un autre mode préféré de l'invention, une émulsion lubrifiante composée
d'huile et d'eau est injectée au niveau de l'entrefer des cylindres de travail
et dans
lequel l'au moins un des paramètres de procédé a est le débit d'injection de
ladite
huile (Qhui/e).
Selon un autre mode préféré de l'invention, le demi-produit métallique laminé
est une bande d'aluminium.
Selon un autre mode préféré de l'invention, le demi-produit métallique laminé
est une bande d'acier.
Selon un autre mode préféré de l'invention, ladite bande d'acier est une bande
d'acier à très haute résistance ou à Ultra Haute résistance.
Selon un autre mode préféré de l'invention, ladite bande d'acier a une
épaisseur
à la fin du laminage inférieure ou égale à 3 mm.
L'invention concerne aussi un laminoir à chaud pour la mise en oeuvre du
procédé de laminage décrit précédemment.
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4b
L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur comportant
des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par un
ordinateur,
mettent en oeuvre le procédé décrit précédemment.
Selon un mode préféré de l'invention, la vitesse du demi-produit v
- sortie en sortie
de la cage de laminoir est mesurée à l'aide d'un vélocimètre laser dans ledit
laminoir
à chaud.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la
lecture de
la description qui va suivre.
Afin d'illustrer l'invention, des essais ont été réalisés et vont être décrits
à titre
d'exemples non limitatifs, notamment en référence aux figures qui représentent
:
- La figure 1 représente un laminoir à deux cages équipées d'un mode de
réalisation d'un dispositif de régulation selon l'invention,
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- La figure 2 représente les différentes variables utilisées dans un mode
de réalisation d'un procédé de régulation selon l'invention
- La figure 3 représente un schéma de régulation selon un premier mode
de réalisation de l'invention
5 - La figure 4 représente un schéma de régulation selon un second
mode
de réalisation de l'invention
- La figure 5 représente le début d'injection d'huile et le couple moteur
en
fonction du temps lors d'un essai utilisant un procédé de régulation
selon l'invention
- La figure 6 représente l'épaisseur de la bande laminée en sortie de cage
en fonction du temps lors d'un essai utilisant un procédé de régulation
selon l'invention
La figure 1 montre une bande métallique B en cours de laminage dans un
laminoir comprenant deux cages 1, 2 dans lesquelles la bande B est
simultanément sous emprise, par exemple un laminoir finisseur pour le laminage
à
chaud des bandes d'acier. Les laminoirs de ce type comportent généralement 5,
6
ou 7 cages. Chacune des cages 1, 2 comprend, classiquement, deux cylindres de
travail la, la' et 2a, 2a' et deux cylindres de soutien lb, lb' et 2b, 2b'.
Chaque
cage est activée par un couple moteur C1, C2 (non représentés). La distance
entre
les deux cylindres de travail, respectivement la -la' et 2a-2a' se nomme
l'entrefer
S (non représenté) et est réglé à l'aide de vis de serrage 7.
La lubrification des cylindres est assurée au niveau de chacune des cages
par un dispositif d'injection 3, tel que par exemple des buses de projection
permettant de projeter une émulsion d'huile et d'eau.
Selon un mode de réalisation de l'invention, un dispositif 4 de mesure de
vitesse est disposé à la sortie de la première cage dans le sens de défilement
de
la bande, ce dispositif 4 permet de mesurer la vitesse de la bande en sortie
de la
cage vsort,.. Ce dispositif peut être, à titre d'exemple, un dispositif à
mesure optique
tel qu'un vélocimètre laser. Cette mesure de la vitesse permet de calculer en
temps réel le glissement vers l'avant (FWS pour ForWard Slip ratio en anglais)
à
partir de la formule suivante :

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6
ysonie cage
FVVS - (Formule 1)
V cage
Dans laquelle :
- Vsortie est la vitesse de la bande en sortie de la cage, par exemple
mesurée à l'aide du dispositif 4.
- %/cage est la vitesse linéaire des cylindres de travail calculée selon la
formule suivante :
vcage = coR (Formule 2)
R étant le rayon du cylindre de travail et 0.) la vitesse angulaire des
cylindres de travail mesurée par exemple par un générateur à
11:1 Impulsion)
Les vitesses vsortie et vcage peuvent être exprimées en n'importe quelle unité
de
vitesse, sous réserve d'être exprimées toutes deux dans cette même unité. De
même l'unité dans laquelle est exprimée la vitesse angulaire 0) doit être
cohérente
avec celle de Voage=
Toujours selon un mode de réalisation de l'invention un dispositif 5 de
mesure de force permettant de mesurer en temps réel la force de serrage F des
cylindres de travail est également prévu au niveau de chaque cage. Ces
dispositifs bien connus de l'homme du métier peuvent être par exemple des
jauges de contraintes installées sur les montants de cage ou sous les vis de
serrage 7.
Les données mesurées de force de serrage F et de vitesse de la bande en
sortie de cage vsortie sont transmises à une unité de traitement 6 qui peut
ensuite,
en fonction de ces mesures et d'autres paramètres enregistrés au préalable,
envoyer des consignes par exemple aux buses d'injection d'émulsion lubrifiante
3
ou aux vis de serrage 7.
Une unité de traitement 6 permettant de mettre en oeuvre un premier mode
de réalisation du procédé de régulation selon l'invention est décrite ci-
dessous en
référence à la figure 3.
La vitesse de la bande en sortie de la cage vsorii, et la vitesse angulaire
des
cylindres de travail 03 sont mesurées en ligne et leurs valeurs sont envoyées
à un

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7
premier calculateur 8. Ce premier calculateur 8 comprend au moins une mémoire
interne sur laquelle est stockée la valeur du rayon R des cylindres de
travail, ce
qui permet de calculer la vitesse linéaire des cylindres de travail võge et
ensuite la
valeur du ratio de glissement vers l'avant FVVS selon la formule 1.
La valeur calculée FVVS est ensuite transmise à un second calculateur 9 qui
reçoit également en donnée d'entrée la valeur de la force de serrage F mesurée

en temps réel par le capteur 5. Ce second calculateur comprend au moins une
mémoire interne sur laquelle sont stockés les paramètres Pi. Ces paramètres P1

dépendent du modèle choisi pour le calcul du coefficient de frottement préei.
Différents modèles simplifiés peuvent être adaptés pour obtenir le
calcul du coefficient de frottement prée, à partir des valeurs de ratio de
glissement
vers l'avant FVVS et de force de serrage F. Ces modèles sont connus dans leur
généralité mais pas dans leur application particulière telle que décrite dans
l'invention.
A titre d'exemple nous allons décrire ci-après l'utilisation aux fins de
l'invention du modèle d'Orowan, mais d'autres modèles connus de l'homme du
métier pourront être utilisés, tel que le modèle de SIMS ou Bland & Ford. La
théorie générale de chacun de ces trois modèles est décrite par exemple dans
The calculation of roll pressure in hot and cold flat rolling , E.Orowan,
Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, June 1943, vol.150,
n 1 140-167 pour le modèle d'Orowan, The calculation of roll force and
torque in
hot rolling mills , R.B. Sims, Proceedings of the lnstitute of Mechanical
Engineers, June 1954, vol.168, n 1 191-200 pour le modèle de Sims, "The
Calculation -of Roll Force and Torque in Cold Strip Rolling with Tensions ,
D.R.
Bland et H. Ford, Proceedings of the lnstitute of Mechanical Engineers, June
1948, vol.149, p.144, pour le modèle de Bland & Ford.
Pour calculer en temps réel le coefficient de frottement préel en utilisant le

modèle d'Orowan les paramètres P1 sont les épaisseurs d'entrée eentrée et de
sortie esortie de la bande, les tractions d'entrée aentrée et de sortie
asortie de la bande,
o ces
paramètres étant dans l'exemple présent fixés en début de laminage mais
peuvent également être estimés ou mesurés en temps réel. Ces paramètres sont
illustrés en figure 2.

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8
A partir de ces données le second calculateur 9 calcule ainsi le coefficient
de frottement préel, donnée transmise à un processeur 10. Le temps de calcul
de
Préel est inférieur ou égal à 100ms et de préférence inférieur ou égal à
50nns.
Les données d'entrée de processeur 10 sont préei, une valeur cible de
coefficient de frottement pcible déterminée à partir d'abaques ou de
modélisation,
en fonction de la nuance d'acier de la bande laminée, du nombre de kilomètres
de
bandes laminées sur l'installation considérée, de l'usure des rouleaux, du
type
d'huile utilisée, etc. .ainsi qu'un paramètre cco. Ce paramètre est la valeur
initiale du
paramètre de procédé a qui sera utilisé pour réguler le coefficient de
friction Préel=
Ce paramètre peut être à titre d'exemple le débit d'injection 0
¨huile de l'huile
lubrifiante. La valeur initiale peut être déterminée par exemple à l'aide
d'abaques
ou par modélisation.
La valeur du coefficient de frottement 11
,reel est ensuite comparée à la valeur
cible de coefficient de frottement pcible. Si la valeur absolue de la
différence entre
ces deux valeurs 1,cible Jree1 est supérieure à une valeur prédéterminée A,
une
nouvelle valeur du paramètre an est alors calculée puis appliquée afin que la
valeur du coefficient de frottement calculée prée, soit ramenée à une valeur
plus
proche de la valeur cible pcible, et ce afin d'éviter un refus d'engagement et
de
glissement de la bande si Préel< Pcible+ A ou une usure prématurée des
cylindres de
travail et des défauts de surface dans le cas contraire. On pourra par exemple
réduire ou augmenter le débit d'injection Qhuile de l'huile lubrifiante. Il
est préférable
de garder le débit d'eau dans l'émulsion constant pour des considérations
thermiques de refroidissement du cylindre et de bon fonctionnement afin de
s'assurer que l'émulsion injectée couvre une grande partie du cylindre.
Le temps qui s'écoule entre la mesure de la vitesse de sortie de la bande
vsortie et la réception de la consigne an est inférieur ou égal à 500 ms et de

préférence inférieur ou égal à 150 ms.
Cette succession de mesures, calculs et régulations peut ainsi être répétée
jusqu'à la fin du laminage de la bande considérée et jusqu'à la fin de la
campagne
de laminage.

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9
La figure 4 représente un schéma de régulation selon un second mode de
réalisation de l'invention.
La différence avec le premier mode de réalisation décrit précédemment et
illustré en figure 3 est que les valeurs FVVS et Préei calculées
respectivement par
les calculateurs 8 et 9 sont transmises à un second processeur 11. Les données
d'entrée de ce second processeur sont donc FVVS, Préel ainsi qu'un ensemble de

paramètres P2. Ces paramètres P2 dépendent du modèle choisi pour le calcul du
coefficient de frottement preel=
Si l'on utilise comme dans le mode de réalisation précédent le modèle
d'Orowan les paramètres P2 sont les épaisseurs d'entrée Centrée et de sortie
esote
de la bande, les tractions d'entrée aentrée et de sortie asortie de la bande,
le rayon R
des rouleaux, ces paramètres étant dans l'exemple présent fixés en début de
laminage, mais peuvent également être estimés ou mesurés en temps réel. P2
inclut aussi le module de cédage M de la cage du laminoir considérée. Ce
module,
généralement exprimé en t/mm, caractérise la déformation élastique de la cage
liée à l'effort de laminage.
A partir de ces données le processeur calcule par exemple la valeur de
force de laminage F' qui devrait être appliquée pour obtenir l'épaisseur
esortie
En effet la nouvelle valeur du paramètre CC peut générer des modifications
sur d'autres paramètres et ainsi créer des problèmes par exemple de sous
épaisseur en sortie de la cage.
En effet si l'on modifie le débit d'huile injecté Qhuiie on modifie le
coefficient
de frottement u
r=réel et par conséquent la force F appliquée par le rouleau sur la
bande. Cela se traduit alors par une modification de l'épaisseur esortie de la
bande
en sortie de la cage, comme illustré en figure 5. On peut donc obtenir des
épaisseurs en sortie de cage non conformes. Si ce problème se présente on peut

alors utiliser le même modèle que celui utilisé pour calculer préel mais en
sens
inverse. Dans le cas présent du modèle d'Orowan on reprend les paramètres
d'entrée d'épaisseur eentrée, esortie, de traction aentrée, asortie, de
diamètre D, le
coefficient de frottement cible il
r-aimed, et le ratio de glissement calculé FVVS et on
obtient ainsi la force F' à appliquer sur la bande, et la variation nécessaire
de

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l'entrefer AS selon la formule 3 ci-dessous et on corrige alors en conséquence
les
positions de vis de serrage 7 qui définissent l'entrefer.
F'-F
AS = (Formule 3)
Dans laquelle :
5 - F' est la
valeur de la force de laminage calculée par le processeur 11.
- F est la valeur de la force de laminage mesurée par le capteur 5.
- M est le module de cédage de la cage considérée
Les unités de ces trois grandeurs doivent être cohérentes entre elles et
peuvent
par exemple être en Newton pour les forces F et F' et en N/mm pour le module
de
10 cédage M.
On pourra utiliser ce même principe de calcul par modèle inversé pour
contrôler d'autres paramètres du procédé de laminage tel que les tractions
amont
et aval de la cage centrée, asortie afin d'éviter des perturbations de la
vitesse de la
bande en sortie de laminage.
Les unités de traitement décrites précédemment en référence aux figures 3
et 4 contiennent différents éléments tels que des calculateurs ou des
processeurs
mais on pourrait envisager un seul et même processeur permettant de réaliser
les
différentes opérations de calcul et consignes, ou tout autre configuration
possible
permettant des étapes de calcul et consignes.
Essai
Un procédé de laminage à chaud selon l'invention a été réalisé avec une
bande d'acier DWI (Drawn and Wall lroned), l'huile de lubrification utilisée
étant
une huile standard commerciale.
Les résultats sont illustrés en figures 5 et 6.
Comme illustré en figure 5, le débit d'injection Qhuile est nul lors du
laminage
de la tête de bande. Ceci est volontaire cet essai étant principalement
consacré à
la lubrification de la queue de bande.
Par contre on constate que le débit d'injection d'huile
¨huile a été régulé
jusqu'à la fin du laminage de la bande, ce qui signifie que la queue de bande
a

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également été laminée en présence de lubrifiant, ce qui n'était pas le cas
dans
l'art antérieur.
La figure 6 représente l'épaisseur de la bande en sortie de cage esortie en
fonction du temps de laminage. On observe une chute de cette épaisseur esortie
après 10 secondes, cette baisse correspond à ce qui a été expliqué
précédemment. La modification du débit d'huile injecté Qhoile entraîne une
modification de la force F appliquée et dans le cas présent une diminution
importante de l'épaisseur esortie de la bande en sortie de la cage. Grâce à la

régulation illustrée en figure 4 une nouvelle force de serrage F' est calculée
et
l'entrefer S modifié en conséquence afin d'obtenir une épaisseur de sortie
esortie
conforme aux attentes du client. L'augmentation et le maintien de l'épaisseur
esortie
sont visibles sur cette figure 6.
Ni glissement, ni refus d'engagement de la bande suivante ne se sont
produits lors de cet essai, ce qui signifie que le coefficient de frottement a
été
régulé de façon fiable et efficace. De plus, la queue de bande a pu être
laminée en
présence de lubrifiant sans incidence sur le laminage de la bande suivante.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Administrative Status

Title Date
Forecasted Issue Date 2018-12-04
(86) PCT Filing Date 2013-12-24
(87) PCT Publication Date 2015-07-02
(85) National Entry 2016-06-23
Examination Requested 2016-06-23
(45) Issued 2018-12-04

Abandonment History

There is no abandonment history.

Maintenance Fee

Last Payment of $263.14 was received on 2023-11-22


 Upcoming maintenance fee amounts

Description Date Amount
Next Payment if standard fee 2024-12-24 $347.00
Next Payment if small entity fee 2024-12-24 $125.00

Note : If the full payment has not been received on or before the date indicated, a further fee may be required which may be one of the following

  • the reinstatement fee;
  • the late payment fee; or
  • additional fee to reverse deemed expiry.

Patent fees are adjusted on the 1st of January every year. The amounts above are the current amounts if received by December 31 of the current year.
Please refer to the CIPO Patent Fees web page to see all current fee amounts.

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Request for Examination $800.00 2016-06-23
Application Fee $400.00 2016-06-23
Maintenance Fee - Application - New Act 2 2015-12-24 $100.00 2016-06-23
Maintenance Fee - Application - New Act 3 2016-12-28 $100.00 2016-11-23
Maintenance Fee - Application - New Act 4 2017-12-27 $100.00 2017-11-22
Final Fee $300.00 2018-10-23
Maintenance Fee - Application - New Act 5 2018-12-24 $200.00 2018-11-23
Maintenance Fee - Patent - New Act 6 2019-12-24 $200.00 2019-11-26
Maintenance Fee - Patent - New Act 7 2020-12-24 $200.00 2020-11-20
Maintenance Fee - Patent - New Act 8 2021-12-24 $204.00 2021-11-17
Maintenance Fee - Patent - New Act 9 2022-12-28 $203.59 2022-11-22
Maintenance Fee - Patent - New Act 10 2023-12-27 $263.14 2023-11-22
Owners on Record

Note: Records showing the ownership history in alphabetical order.

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Past Owners on Record
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List of published and non-published patent-specific documents on the CPD .

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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Abstract 2016-06-23 2 83
Claims 2016-06-23 3 110
Drawings 2016-06-23 5 61
Description 2016-06-23 11 518
Representative Drawing 2016-06-23 1 4
Cover Page 2016-07-21 1 37
Examiner Requisition 2017-07-12 3 191
Amendment 2018-01-11 12 385
Description 2018-01-11 13 553
Claims 2018-01-11 4 98
Final Fee 2018-10-23 2 66
Representative Drawing 2018-11-16 1 2
Cover Page 2018-11-16 1 36
Patent Cooperation Treaty (PCT) 2016-06-23 2 80
International Preliminary Report Received 2016-06-23 9 373
International Search Report 2016-06-23 4 140
National Entry Request 2016-06-23 3 80