Description

Dispositif de mesure de caractéristiques géométriques d'une bande laminée sur un laminoir réversible à chaud

La présente invention concerne un dispositif de mesure de caractéristiques géométriques, particulièrement une épaisseur et un profil, de plaques et de bandes métalliques sur un laminoir réversible à chaud selon le préambule de la revendica- tion 1.

Un laminage à chaud réversible d'acier ou d'aluminium est réalisé par passage de la bande métallique entre deux cylindres dits de travail dont un écartement est réglé en fonction de l'épaisseur de ladite bande métallique requise après la passe par le laminoir. Les cylindres de travail sont généralement supportes par deux cylindres dits d'appui destinés à modérer une déflection des cylindres de travail, causée par un effort appliqué sur la bande laminée. Le laminage requiert plusieurs passes successives entre les cylindres de travail dont

1 ' écartement est ajusté à chaque passe jusqu'à obtenir une épaisseur finale visée. Un sens de pivotement des cylindres est inversé à chaque passe de la bande laminée qui défile ainsi alternativement dans un sens puis dans l'autre. Lors de son laminage, la bande s'allonge corrélativement à sa diminution d'épaisseur et défile de part et d'autre du laminoir sur des tables de passage jusqu'à son bobinage sur des bobineurs . Dans le cas des laminoirs d'acier dits « Steckel » les bobineurs peuvent aussi servir de four de réchauffage de l'acier. Pour obtenir une précision d'épaisseur et de profil requise de la bande, il a été nécessaire d'équiper les laminoirs de moyens de mesure appelées jauges, qui fournissent à un système de contrôle des dits laminoirs des données nécessaires pour actionner des moyens de serrage des cylindres et des moyens de correction de profil, comme par exemple des moyens

de cambrage des cylindres. Dans des nombreuses solutions de l'état de la technique, les jauges fonctionnent en soumettant la bande laminée à un faisceau dirigé de rayon X dont une atténuation du faisceau après la traversée des rayons X par la bande permet de calculer l'épaisseur de ladite bande.

Le brevet US 5,540,074 décrit un laminoir réversible à chaud de bandes d'acier de type Steckel, équipe de deux jauges de profil a rayons X et met à juste titre en exergue les risques pour des équipements dits périphériques du laminoir d'être endommagés par des trajectoires erratiques de la bande. Les jauges, montées sur un châssis en forme de C, sont donc protégées par un ensemble de plaques de protection entre lesquelles viennent s'insérer des extrémités dudit châssis. Une figure 5 de ce brevet montre une ouverture circulaire prati- quée dans une plaque horizontale de protection de l'extrémité inférieure du châssis et de la jauge, l'ouverture circulaire ayant la fonction de laisser passer le faisceau de rayons X. Cette disposition permet un passage ponctuel du faisceau et donne uniquement une possibilité de mesure d'épaisseur de la bande dans un sens de son défilement mais ne permet pas de mesurer un profil transversal de ladite bande. Dans ce document, le terme transversal signifie horizontal et perpendiculaire au sens de défilement de la bande laminée. Pour mesurer ledit profil transversal, il faut une ouverture oblongue dans la plaque de protection afin de pouvoir déplacer transversalement le faisceau de rayons X sur toute une largeur de la bande. Or une ouverture oblongue couvrant la largeur de la bande laminée la plus large et pratiquée perpendiculairement à son sens de défilement pose deux types de problèmes : 1) Tout d'abord le risque d'accrochage d'une tête de la bande à chacun de ses passages. Un tel accrochage peut entrainer un endommagement de l'ouverture elle-même, une déformation de la tête de la bande perturbant gravement l'introduction de la bande dans des dispositifs de bobinage ou, en cas de blocage complet de la tête dans l'ouverture, de provoquer un foison-

nement de la bande sous une poussée des cylindres du laminoir avec des risques d'endommagement des équipements; 2) Dans une moindre mesure le risque d'accumulation d'oxydes provenant de la bande dans une zone d'introduction de l'extrémité inférieure du châssis de la jauge, particulièrement lorsque ladite zone comporte des rails de circulation transversale du châssis.

L'objet de l'invention et ses avantages seront mieux inter- prêtés à l'aide des exemples donnés par les figures suivantes:

Figure 1 : Schéma de principe d'un laminoir réversible à chaud Figure 2 : Schéma de principe d'une implantation d'une jauge de mesure de caractéristiques géométriques à rayons X. Figure 3 : Exemple d'obturateur.

Figure 4 : Exemple de réalisation d'une structure de protection avec son obturateur suivant un premier mode de réalisa- tion.

Figure 5 : Exemple de réalisation d'une structure de protection avec son obturateur suivant un second mode de réalisation. Figure 6 : Exemple de moyen de pivotement de l'obturateur.

La figure 1 montre, à titre d'exemple, un schéma de principe d'un laminoir réversible à chaud 2. Une bande 1 est laminée entre deux corps cylindriques de travail 3a, 3b d'un laminoir réversible 2. Lesdits corps cylindriques de travail sont sup- portés par deux corps cylindriques d'appui 4a, 4b et sont en- trainés en rotation alternativement dans un sens puis dans un sens inverse. A chaque passe de laminage, un écartement des corps cylindriques de travail est réglé par des moyens d'application d'une force de laminage non représentés, jusqu'à une obtention d'une épaisseur voulue de la bande. Pendant des

premières passes de laminage, la bande est supportée par des tables à rouleaux 4c, 4d, 5a, 5b.

Des dernières passes sont réalisées entre deux enrouleurs / dérouleurs 7a, 7b sur des mandrins sur lesquels la bande est dirigée par des rouleaux déflecteurs 6a, 6b, des systèmes d'aiguillage et, dans certains cas, des enrouleurs à courroie non représentés. Deux jauges de mesure de caractéristiques géométriques 8a, 8b sont installées en ligne entre le laminoir réversible 2 et les enrouleurs / dérouleurs 7a, 7b.

La figure 2 montre un schéma de principe d'implantation d'une première jauge destinée aux mesures de profil à rayons X: Un châssis en forme de ^λ C 81 se déplace horizontalement et perpendiculairement à une direction de défilement de la bande 1 sur des rails 82 et par l'intermédiaire de roues 83. Une extrémité inférieure du châssis comporte un émetteur de rayons X 811 et une extrémité supérieure comporte un récepteur de rayons X 812. Le châssis est représenté en traits pointillés dans une position d'arrêt hors ligne et, en traits pleins à droite, dans une position extrême de travail. Dans la position de travail, les extrémités supérieure et inférieure du châssis s'engagent respectivement dans des structures protectrices 84 et 85. Ces structures de protection de la première jauge sont munies d'une première ouverture oblongue 841 dont une longueur est adaptée pour un passage d'un faisceau de rayons X sur au plus une largeur maximale de la bande laminée 1, en d'autres termes la largeur de la bande la plus large. Une largeur de la première ouverture oblongue 841 est suffisante pour assurer le passage du faisceau de rayons X.

La figure 3 montre un exemple d'obturateur: Un corps cylindrique 9 rotatif est monté dans la première ouverture oblongue 841 d'une partie supérieure de la structure 84 de protection du châssis 81. Ce corps cylindrique comporte une deuxième ouverture oblongue 91 limitée par des surfaces. La

deuxième ouverture oblongue 91, telle que représentée en traits pleins en position verticale par des surfaces 91a et 91b, permet le passage du faisceau de rayons X. Après le pivotement du corps cylindrique de 90°, la deuxième ouverture oblongue 91 est mise en position horizontale tel que le montrent des traits pointillés, représentées par des deuxièmes surfaces 91c et 91d, fermant ainsi la première ouverture oblongue 841. Dimensions et position du corps cylindrique 9 par rapport à la structure 84 sont telles: • Qu'en position obturée, des bords de la deuxième ouverture oblongue 91 sont couverts par la structure 84 d'une distance 911 comprise entre 1 et 10 mm.

• Qu'une protubérance verticale 912 du corps cylindrique est comprise entre 2 et 10 mm. • Qu'un jeu 913 entre la première ouverture oblongue 841 et le corps cylindrique 9 est compris entre 1 et 5 mm. Une partie droite de la figure montre une variante de réalisation dans laquelle des rampes interchangeables 92 sont disposées dans des échancrures 842 pratiquées de part et d'autre de la première ouverture oblongue 841 de la structure 84. Ces rampes interchangeables, permettant de limiter des risques d'accrochage de la bande, évitent une usure du corps cylindrique et peuvent être facilement changées lorsqu'elles sont usées .

La figure 4 montre un exemple de réalisation de la structure de protection 84 avec son obturateur 9 suivant un premier mode de réalisation : La structure 84 vue de dessus comporte la première ouverture oblongue 841 dans laquelle s'insère l'obturateur 9 dont la deuxième ouverture oblongue 91 est ici représentée en position de mesure. L'obturateur 9 est équipé, à chacune de ses extrémités de paliers 93 dans lesquels il pivote librement. Une extrémité gauche de l'obturateur 9 comporte un axe de commande 95 actionnée par un levier 96, lui- même mu par un vérin 97 fixé sur une platine 94 solidaire de

la structure 84 par un dispositif à chapes 98. Un dispositif détecteur 99 permet de donner à un système de commande du laminoir ou de la première jauge une information sur un de deux états de l'obturateur : fermé, ouvert. Les rampes interchan- geables 92 sont installées sur la structure 84. Dans une variante de réalisation, la structure 84 comporte une troisième ouverture 843 permettant le passage du faisceau de rayons X d'une seconde jauge, disposée à côté de la première jauge et destinée à une mesure de l'épaisseur de la bande dans sa par- tie centrale.

La figure 5 montre un exemple de réalisation de la structure de protection 84 avec son obturateur suivant un second mode de réalisation: La structure 84 vue de dessus comporte la première ouverture oblongue 841 dans laquelle s'insère l'obturateur 9 en deux parties 9a et 9b, l'obturateur 9 étant ici représenté en position de mesure. Chaque partie 9a et 9b de l'obturateur 9 est équipée, à chacune de ses extrémités, de couples de paliers 93a et 93b dans lesquels elle pivote Ii- brement. L'une des extrémités de chaque partie d'obturateur 9 comporte l'axe de commande 95 actionné par le levier 96, lui' même mu par le vérin 97 fixé sur la platine 94 solidaire de la structure 84 par le dispositif à chapes 98. Un dispositif détecteur 99 permet de donner à un système de commande du Ia- minoir ou de la première jauge une information sur un de deux états de l'obturateur : fermé, ouvert, pour chaque partie 9a, 9b de l'obturateur 9. Dans ce mode de réalisation, une partie 844 de la première ouverture oblongue 841 est dépourvue d'obturateur permettant le passage du faisceau de rayons X lors- que la première jauge est utilisée pour une mesure d'une épaisseur de la bande dans sa partie centrale, alors qu'un reste de la première ouverture 841 peut être obturé. Des rampes continues 92a assurent une protection des paliers 93.

La figure 6 montre un exemple du moyen de pivotement de l ' obturateur : Le levier 96 est fixé sur l'axe de commande 95 de l'obturateur 9. Le vérin 97 fixé sur la platine 94 par l'intermédiaire du dispositif à chapes 98 assure le pivotement du levier 96 d'une première position 96a à une seconde position

96b orientée à l'angle α, dans cet exemple α = 90°, par rapport à la première position 96a. Un dispositif de détection 99 permet d'identifier une des deux positions, telles que la première position 96a ou la seconde position 96b du levier 96.

La présente invention permet de résoudre de manière simple et efficace les problèmes 1) et 2) . Elle concerne un dispositif de mesure de caractéristiques géométriques de la bande lami- née 1 sur le laminoir réversible à chaud 2 caractérisé par, " au moins une première jauge 8a comportant un émetteur 811 et un récepteur 812 de rayons X fixé respectivement à une de deux extrémités supérieure et inférieure d'un châssis en forme de C, " le châssis 81 pouvant effectuer un mouvement horizontal et perpendiculaire à une direction longitudinale d'un défilement horizontal de la bande laminée 1, " l'extrémité inférieure du châssis 81 étant située au- dessous de la bande laminée et l'extrémité supérieure du châssis 81 étant située au-dessus de la bande laminée 1,

" une structure protectrice 84 d'au moins une des deux extrémités, qui permet l'insertion de l'extrémité dans ladite structure 84 sur au moins une largeur maximale du produit laminé 1, ladite structure 84 comportant une première ouverture oblongue 841 d'une longueur adaptée pour un passage d'un faisceau de rayons X sur au plus la largeur maximale de ladite bande laminée 1 et d'une largeur suffisante pour assurer le passage du faisceau de rayons X,

" un obturateur 9 en une partie qui s'étend sur toute la longueur de la première ouverture 841 suivant un axe longitudinal, placé horizontalement de façon que son axe longitudinal soit perpendiculaire à la direction longitudinale du défilement horizontal de la bande laminée 1, au dessous de la structure protectrice 84 et comportant une deuxième ouverture oblongue 91 au plus de même taille que la première ouverture oblongue 841, ledit obturateur 9 étant commutable suivant deux mo- des:

- un mode de repos pour obturer la première ouverture oblongue 841,

- un mode de mesure pour un passage du faisceau de rayons X.

La bande est placée entre l'émetteur et le récepteur de rayons X, placés respectivement à une de les deux extrémités supérieure et inférieure du châssis en forme de ^λ C capable de se déplacer transversalement. Ce moyen de déplacement ain- si qu'une combinaison de la première et la deuxième ouverture oblongue 91 permet d'une part d'obtenir plusieurs mesures sur une largeur complète de la bande et de déterminer ainsi un profil transversal de la bande. D'autre part, compte tenu des conditions très rudes de fonctionnement, particulièrement de température, ledit moyen de déplacement permet de retirer la première jauge latéralement hors d'une emprise de la bande et de la remettre en position de travail pour effectuer des mesures. Lors d'une mesure, un espace entre les deux extrémités du châssis est complètement libre de toutes structures et/ou supports afin que le faisceau de rayons X ne traverse que la bande laminée à mesurer.

L'obturateur est constitué d'un corps cylindrique de section droite circulaire et est insérable avec un minimum de tolérance latérale 913, particulièrement comprise entre 1 et 5 millimètres et forme avec la première ouverture oblongue 841

un minimum de protubérance verticale 912, particulièrement comprise entre 2 et 10 millimètres, dans des lèvres biseautées de la structure protectrice 84, le corps cylindrique étant partiellement couvert par lesdites lèvres biseautées. La deuxième ouverture oblongue 91 est aménagée dans le corps cylindrique et comprend une largeur suffisante pour assurer le passage du faisceau de rayons X en mode de mesure. En mode de repos, l'obturateur effectue le pivotement autour de son axe longitudinal, afin que la deuxième ouverture oblongue 91 soit orientée selon une première position 9d sous un angle de 90° par rapport à la première ouverture oblongue 841, en autres termes les deuxièmes surfaces 91c, 91d sont parallèles à un plan horizontal, tel que la première ouverture oblongue 841 soit complètement obturée pour éviter de présenter un obstacle pour un passage de la bande laminée.

En mode de mesure, l'obturateur effectue le pivotement autour de son axe longitudinal, afin que la deuxième ouverture oblongue 91 soit orientée selon une seconde position 9c par rapport à la première ouverture oblongue 841, en autres ter- mes les surfaces 91a, 91b sont perpendiculaires au plan horizontal, de façon que le passage du faisceau de rayons X soit entièrement libre.

Le pivotement de l'obturateur est assuré par au moins un premier moyen de propulsion tel que pneumatique, hydraulique, électrique, vérin. Ledit moyen de propulsion, qui entraîne le pivotement du corps cylindrique, est commandable à distance et sa mise en service est associée à celle de la première jauge. Des moyens de détection de position permettent de vérifier une position de la deuxième ouverture oblongue 91 par rapport au plan horizontal. Cette vérification est avantageuse en ce qu'elle permet d'ajuster la position de la deuxième ouverture oblongue 91 par rapport à la première ouverture oblongue 841 pour commuter entre les deux modes: mode de repos, mode de mesure.

L'obturateur 9 est de section droite circulaire et est insé- rable avec un minimum de la tolérance latérale 913, particulièrement comprise entre 1 et 5 millimètres et forme avec la première ouverture oblongue 841 un minimum de protubérance verticale 912, particulièrement comprise entre 2 et 10 millimètres, dans des lèvres biseautées de la structure protectrice 84, le corps cylindrique étant partiellement couvert par lesdites lèvres biseautées. La protubérance verticale 912 évite d'offrir un obstacle au passage de la bande laminée sur la structure protectrice. Outre la structure protectrice, une limitation additionnelle des possibilités pour une tête de la bande d'accrocher la première jauge est apportée par les rampes interchangeables 92 qui sont disposées de chaque côté de la première ouverture oblongue 841. Pour des raisons de clarté, il est renoncé à une description pour une ouverture 851 montrée en figure 2, l'ouverture 851 étant analogue à la première ouverture oblongue 841. Pour la raison que l'ouverture 851 est libre de tout contact direct avec la bande laminée, la mise en place d'un obturateur est évitée.

Dans une variante du dispositif, la première jauge mesurant à travers la première ouverture oblongue 841 est associée à la seconde jauge mesurant l'épaisseur de la bande laminée à tra- vers une troisième ouverture 843 de la structure protectrice 84, adaptée pour le passage du faisceau de rayons X, la seconde jauge étant disposée sur une des deux extrémités du châssis. Cette variante permet d'effectuer une mesure continue selon l'axe longitudinal et également une mesure ponc- tuelle dans la direction transversale, par exemple une mesure ponctuelle par bande laminée.

Dans une autre variante du dispositif, l'obturation de la première ouverture oblongue 841 est assurée par un obturateur en deux parties 9a et 9b, séparés par une zone libre de

transmission du faisceau de rayons X, en particulier pour une mesure d'épaisseur à mi-largeur de la bande laminée 1 tout en conservant un reste de la première ouverture oblongue 841 obturée. L'utilisation de cette autre variante du dispositif permet d'employer une seule jauge pour la mesure ponctuelle ainsi que pour la mesure continue.

Dans une autre variante du dispositif, l'émetteur 811 et le récepteur 812 sont mobiles par rapport au châssis, l'axe vir- tuel entre l'émetteur 811 et le récepteur 812 étant toujours perpendiculaire à une surface de la bande laminée 1. Une possibilité de mouvoir le récepteur et l'émetteur rend le dispositif encore plus flexible en terme d'une utilisation efficace d'espace, en d'autres termes, permet d'éviter une cons- truction d'une infrastructure pour mouvoir le châssis entier.

Abréviations

1 = bande laminée

2 = laminoir réversible à chaud 3a, 3b = corps cylindriques de travail

4a, 4b = corps cylindriques d'appui

4c, 4d = tables de rouleaux

5a, 5b = tables de rouleaux

6a, 6b = rouleaux détecteurs 7a, 7b = enrouleurs/dérouleurs

8a, 8b == jauges

9 = obturateur

9a, 9b = obturateur en deux parties

9c = seconde position de la deuxième ouverture 9d = première position de la deuxième ouverture

81 = châssis en forme de C

82 = rails

83 = roues

84,85 = structure protectrice 811 = émetteur de rayons X

812 = récepteur de rayons X

841 = première ouverture oblongue 851 = ouverture

842 = échancrures 843 = troisième ouverture

911 = distance de couverture de l'obturateur

912 = protubérance verticale

913 = tolérance latérale

91 = deuxième ouverture oblongue 91a, 91b = surfaces de limitation de 91 en 9c

91c, 91d = surfaces de limitation de 91 en 9d

92 = rampes interchangeables 92a = rampes continues

93 = paliers 93a, 93b = couple de paliers

94 = platine

95 = axe de commande

96 = levier

96a = première position de 96

96b = seconde position de 96

97 = vérin

98 = dispositif à chapes

99 = dispositif détecteur