Brevet FR2027433A1 — publié le 19700925

La présente invention concerne un procédé et un appareil permettant d'obtenir une allure de transmission de la chaleur désirée pour un objet long qui passe en continu d'un premier point à un poste de transfert de chaleur variable et,en parti-5 culier, un procédé et un appareil pour régir l'allure de refroidissement d'une barre d'acier coulée en continu qui sort de la lin- "X gotière et qui traverse un dispositif de refroidissement variable, par exemple un dispositif d'arrosage débitant de l'eau. Comme la vitesse de la barre coulée varie pour diverses raisons, il est 10 impossible de régler la quantité d'eau à un débit constant parce que la quantité d'eau débitée par unité de longueur de la barre coulée varie avec la vitesse malgré que la section de la barre coulée reste constante. Il est également impossible d'obtenir un refroidissement uniforme en faisant varier la quantité d'eau pro-15 portionnellement à la variation de vitesse parce que le degré de refroidissement entre la lingotière et le dispositif d'arrosage influence la quantité d'eau qui est nécessaire pour obtenir le refroidissement désiré et ce refroidissement normal n'est pas directement proportionnel à la vitesse de défilement de l'a barre 20 coulée lorsque cette vitesse varie. On rencontre la même difficulté lorsqu'il s'agit de transférer . de la chaleur à un objet long quelconque passant en continu d'un premier point à un poste de transfert de chaleur variable ou à partir d'un tel objet. Par exemple, il peut 25 être souhaitable d'élever la température d'un feuillard d'acier et, dans ce cas, le poste de transfert de chaleur est un dispositif de réchauffage. Suivant l'invention, on mesure le temps . que chaque longueur unitaire de la barre coulée ou d'un autre objet met à passer 30 de la sortie de la lingotière ou d'un point choisi quelconque au poste de transfert de chaleur, puis on règle le poste de transfert de chaleur selon le temps • écoulé pour obtenir l'allure de refroidissement désirée. Cela- étant, l'invention procure un procédé permettant 35 d'obtenir une allure de transmission de chaleur désirée pour un objet long qui passe en continu d'un premier point à un poste de transfert de chaleur variable, caractérisé en ce qu'on mesure le temps mis par chaque longueur unitaire de l'objet à passer du premier point au poste de transfert de chaleur hQ et on règle le poste de transfert de chaleur selon le temps 69 44567 2 2057433 .écoulé pour obtenir l'allure de transfert de chaleur désirée . L'invention procure, en outre, un appareil servant à régler automatiquement l'allure de refroidissement d'une barre 5 coulée en continu qui sort d'une lingotière, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de refroidissement variable espacé de la lingotière près du trajet suivi par la.barre coulée, un dispositif pour mesurer le temps mis par chaque longueur unitaire de la barre coulée à passer de la sortie de la lingotière au dispositif 10 de refroidissement et un dispositif sensible au dispositif de mesure pour régler l'allure de refroidissement du dispositif de refroidissement. Dans les dessins annexés: la Fig. 1 est une vue schématique de la forme d'exécu-15 tion préférée de l'invention; la Fig. 2 est une vue semblable à la Fig. 1 d'une seconde forme d'exécution de l'invention, et la Fig. 3 est un graphique illustrant une courbe type de la relation existant entre le temps de passage d'une longueur uni-20 taire de barre® coulée de la lingotière à la zone de refroidissement et le débit d'eau requis pour obtenir un refroidissement constant. On se référera d'abord en particulier à la Fig. 1 des dessins. La référence 2 désigne une lingotière d'où une barre 25 coulée C sort à une température élevée et passe entre les rouleaux d'extraction lf. Entre la lingotière 2 et les rouleaux k se trouvent un ou plusieurs postes de transfert de . chaleur variable qui- comprennent deux rampes d'arrosage 8 et 10 qui débitent de l'eau sous la commande de valves 12 et l>+,respective-30 ment. Suivant l'invention, ion générateur d'impulsions 16 est monté de manière à être entraîné à une vitesse proportionnelle à la vitesse de coulée au moyen des rouleaux Le générateur d'impulsions 16 peut être un générateur du type magnétique^à lamelles 35 vibrantes, tel que le Rotopulseur du type 80 fabriqué par la Société Dynapar Corporation de Gurnee, Illinois, Etats-Unis d'Amérique,propre à émettre un signal chaque fois qu'une longueur unitaire de barre coulée passe entre les rouleaux Aux fins de la description, cette longueur unitaire est de 15S2 cm et 36 lon-**0 gueurs unitaires sont indiquées sur la barre coulée au dessin. 69 44567 3 2027433 La sortie du générateur d'impulsions 16 est connectée à la section d'entrée-sortie 18 d'un calculateur numérique 20, par exemple le modèle 636 fabriqué par la Société The Control Data Corporation de LaJolla, Californie, Etats-Unis d'Amérique. Le cal-5 culateur 20 comprend également une unité de traitement centrale 22 et une unité de mémorisation 2*+. La position des valves 12 et l*f est commandée par la section d'entrée-^sortie 18. Une horloge 26 est connectée à l'unité de traitement centrale 22. Les sorties des détecteurs de température 28 situés près de la bar-10 re coulée C sont connectées à l'unité d'entrée-sortie 18. Bien que deux détecteurs 28 soient représentés, leur nombre et leur emplacement peuvent varier, bien qu'il soit préférable d'avoir un détecteur disposé à la sortie du dispositif d'arrosage 10, comme le montre le dessin. 15 Une table de 36 cellules est réservée dans la mémoire 2k-, le contenu de chaque cellule étant égal à zéro au démarrage. Ce nombre est égal au nombre de longueurs unitaires de barre coulée comprises entre la lingotière 2 et les rouleaux la cellule 1 correspondant à la longueur unitaire de barre coulée qui 20 quitte justement la lingotière et la cellule 36 à la longueur qui quitte les rouleaux d'extraction !+. Pour mettre l'installation en route, on fait passer une barre d'amorçage (non représentée) à travers les rouleaux pour extraire la barre coulée de la lingotière. On règle le cal-25 culateur de façon que,lorsque la première longueur unitaire de la barre coulée sort de la lingotière, un signal du générateur d'impulsions 16 soit introduit dans l'unité 18, puis dans l'unité 22 où il est combiné à un signal de l'horloge 26 et est appliqué à la cellule 1 de la mémoire en tant que temps de parcours 30 du premier segment ou de la première longueur unitaire de la barre coulée. En supposant que la vitesse de coulée soit de 1,83 mètre/minute, le temps est de 5 secondes. Lorsque le signal de la Ion gueur unitaire suivante de la barre coulée est émis, les 5 secondes sont transmises à la cellule suivante ou seconde cellule et le 35 nouveau temps est transmis à la première cellule. En supposant que la vitesse reste constante pendant les 19 premières longueurs, le chiffre 5 est transmis aux 19 premières cellules. En supposant que la vitesse tombe alors à 91»*+ cm/minute de sorte que le temps mis à avancer de 15,2 cm devient 10 secondes, le chiffre 5 MD est appliqué à la première cellule ainsi qu'aux cellules compri- 69 44567 2027433 ses entre la seconde et la vingtième. En supposant que la vitesse se maintient alors à 91,^ cm/minute jusqu'à la trente-sixième longueur, les chiffres dans les cellules 1 à 36 sont tels qu'indiqués aux dessins. Par conséquent, dès l'apparition de chaque si-5 gnal du générateur 16, le contenu de chaque cellule est remplacé par le contenu de la ôellule précédente. Dans les conditions qui précèdent, lorsque l'extrémité antérieure de-.la barre coulée atteint le milieu de la rampe d'arrosage 8, le calculateur calcule le temps qui s'est écoulé depuis sa sortie de la lingotière et ce 10 temps est égal au total présent à ce moment dans les 15 premières cellules de la mémoire, soit 75 secondes. Le calculateur a provoqué l'ouverture de la valve 12 pour produire le refroidissement désiré. Lorsque l'extrémité antérieure de la barre coulée atteint le milieu de la rampe d'arrosage 10, le calculateur calcule 15 le temps qui s'est écoulé depuis sa sortie de la lingotière 2 et ce temps est égal au total présent dans les 23 premières cellules, soit 135 secondes. Cette valve ouverte l*f est nécessaire pour produire le refroidissement désiré. La quantité d'eau requise dépend essentiellement du temps mis par la barre coulée à passer de 20 la lingotière au dispositif de refroidissement, le calculateur 20 calculant la quantité d'eau pour chaque longueur de barre coulée basée sur une constante prédéterminée pour produire le refroidissement voulu. Cette constante préréglée peut être modifiée selon la qualité de l'acier et la température de l'eau de refroidisse-25 ment. L'allure du refroidissement peut être modifiée par un signal transmis au calculateur par les détecteurs de température 28 qui indiquent la température superficielle de la barre coulée. Le temps de séjour du métal dans la lingotière peut également être transmis au calculateur de n'importe quelle manière appropriée 30 pour modifier la sortie du calculateur et ainsi régir davantage le refroidissement de la barre coulée. Dans la forme d'exécution représentée sur la Fig. 1, on peut atteindre ce résultat de la manière suivante. On suppose que le niveau du métal dans la lingotière est constant, ce qui est nécessaire pour assurer une opé-35 ration appropriée et que ce niveau est de 91,^ cm. Ceci donne six longueurs de 15 cm chacune dans la lingotière. Dans ces conditions, le temps de Séjour de la longueur 22 dans la lingotière est égal au temps j.ndiqué dans les'six cellules 15 à 20 incluse, soit ^5 secondes. °_Si cinq longueurs de métal étaient présentes i*0 dans la lingotière, le temps serait égal à celui indiqué dans les 69 44567 5 2027433 • cinq cellules 15 à 19 et si sept longueurs de métal étaient présentes dans cette lingotière, le temps serait égal à celui indiqué dans les sept cellules 15 à 21. En d'autres termes, le temps de séjour est toujours égal au temps enregistré dans le nombre de 5 cellules correspondant au nombre de longueurs de métal présentes dans la lingotière en partant de la cellule 15. Si on le désire, le calculateur 20, peut être mis en oeuvre de manière que la cellule 1 de la mémoire enregistre le temps total écoulé depuis le début de l'extraction de la lingotiè-10 re, le contenu de chaque cellule étant remplacé par le contenu de la cellule précédente dès l'apparition de chaque signal du générateur 16. On détermine donc le temps mis par chaque longueur de la barre coulée à atteindre le milieu de la zone de refroidissement en soustrayant le contenu de la cellule correspondant à cette lon-15 gueur du contenu de la cellule 1. Dans la forme d'exécution représentée sur la Fig. 2, un compteur de préréglage à remise à zéro automatique 30 est prévu entre le générateur d'impulsions ^ et le calculateur 20, le réglage du débit d'eau s'effectuant au moyen d'un régulateur analogi-20 que standard 32 connecté au calculateur 20 muni de moyens servant à régler à distance la valeur de consigne, et une seule rampe .d'arrosage 3*f est prévue et est commandée par une seule valve 36. Le compteur de préréglage 30 accumule les impulsions du générateur 16 et produit un signal de sortie dès que l'accumulation des impul-25 sions représente le débit d'une longueur de barre coulée désirée (15 cm dans le cas présent). On comprendra que ces modifications ne portent pas atteinte aux principes de base de sorte que les installations représentées sur les Fig. 1 et 2 peuvent être interchangeables, les seules différences résidant dans les données mi-30 ses en mémoire et dans les calculs effectués à partir de ces données. Dans cette forme d'exécution, le temps de débit mémorisé est le temps total qui s'écoule entre le début de la eoulée et le moment de l'extraction de la longueur de barre coulée correspondante. Par conséquent, le temps mis par la longueur de barre cou-35 lée 22 à atteindre le milieu de la rampe d'arrosage est de 265 moins 125 soit lM) secondes. Il est clair que la vitesse est passée de 1,83 mètre/minute à 91»^ cm/minute après la sortie de la dix-neuvième longueur de la lingotière. La Fig. 3 représente la variation requise du débit de 1*0 l'eau d'arrosage projetée sur une longueur déterminée de la barre 69 44567 2027433 coulée au moment où elle traverse la chambre d'arrosage pour un type d'acier spécifique dans des conditions données. On peut dire que la courbe correspond à l'équation : K 5 F = Kx + ------ ■ où F = débit de l'eau en litres par minute, T = temps mis par une longueur donnée de la barre coulée à passer de la lingotière à la rampe d'arrosage et K-jj, K2 et sont des constantes mémorisées dans le calculateur pour spécifier le débit 10 requis pour une qualité d'acier particulière. Dans chaque forme d'exécution, on obtient un signal lors que chaque longueur choisie de la barre coulée sort de la lingotie re, le nombre de longueurs entre la lingotière et le dispositif de refroidissement est établi, le temps mis par la barre coulée à 15 passer de la lingotière au dispositif de refroidissement est mesuré et le dispositif de refroidissement est réglé selon le temps qui s'est écoulé. En réduisant les longueurs unitaires de la barre coulée, on augmente la précision de la régulation mais la précision définie dans le présent mémoire s'est avérée acceptable en 20 pratique. Bien entendu, l'invention n'est en aucune manière limitée aux détails d'exécution décrits auxquels. divers changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre. 69 44567 7 2027433 REVENDICATIONS 1.- Procédé pour obtenir une allure désirée de transfert de chaleur pour un objet long qui- passe en- continu d'un premier point à un poste de transfert de chaleur variable, 5 .caractérisé en ce qu'on mesure le temps que chaque longueur unitaire de cet objet met à passer du premier point au poste-dé transfert de chaleur et on- règle 1-e--poste- de-- transfert de eha-leur--selon le temps-qui s'est écoulé pour obtenir l'allure désirée du transfert de chaleur. 10 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient l'allure de refroidissement désirée d'une barre coulée en continu qui sort d'une lingotière et qui traverse un dispositif de refroidissement variable situé à une certaine distance de la lingotière et,à cet effeton mesure le temps mis par 15 chaque longueur unitaire de la barre coulée à passer de la. sortie de la lingotière au dispositif de refroidissement et on règle le dispositif de refroidissement selon le temps nécessaire pour obtenir l'allure de refroidissement désirée. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en 20 ce qu'un signal est émis quand chaque longueur Unitaire de la barre coulée quitte la lingotière, on détermine le nombre de longueurs unitaires de la barre coulée présentes entre la sortie de la lingotière et le dispositif de refroidissement et on détermine le temps nécessaire pour que chaque longueur unitaire sorte de 25 la lingotière. if.- Appareil servant à régler automatiquement l'allure du refroidissement d'une barre coulée en continu sortant d'une lingotière, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de refroidissement variable espacé de la lingotière près du trajet sui-30 vi par la barre coulée, un dispositif pour mesurer le temps que chaque longueur de la barre coulée met à passer de la sortie de la lingotière au dispositif de refroidissement, et un dispositif sensible au dispositif de mesure pour régler le refroidissement effectué par le dispositif de refroidissement. 35 5»- Appareil suivant la revendication if, caractérisé en ce que le dispositif servant à mesurer le temps écoulé comprend un dispositif émettant un signal lorsque chaque longueur unitaire de la barre coulée sort de la lingotière et un dispositif pour mesurer le temps .que chaque longueur de la barre coulée met à sortir ifO de la lingotière. 69 44567 8 2027433 6.- Appareil suivant la revendication 5* caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif servant à produire un signal correspondant à la température de la barre coulée et un dispositif sensible au signal de température pour modifier l'allure du 5 refroidissement. 7.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement variable comprend un dispositif d'arrosage débitant de l'eau et une valve servant à régler le débit de l'eau alimentant le dispositif 10 d'arrosage. 8.- Appareil suivant la revendication 7» caractérisé en ce que le dispositif sensible au dispositif de mesure comprend un régulateur servant à modifier la position de la valve.