Brevet FR2101043A1 — publié le 19720331

La présente invention concerne la métallurgie, et plus particulièrement les dispositifs pour la régulation automatique du niveau du métal dans la lingotière d'une installation de coulée continue de métal. La présente invention sera utilisée avec le maximum d'avantages pour la coulée continue et semi-continue des métaux non ferreux, en particulier du cuivre et des alliaqes de cuivre. Actuellement, l'un des problèmes les plus complexes, pour l'automatisation du processus de coulée continue et semicontinue des métaux, réside dans l'automatisation de la commande des processus de durcissement du lingot, en particulier pour la régulation du niveau du métal dans les lingotières de coulée continue, de l'intensité du refroidissement, de la vitesse d'extraction du lingot, etc. L'un des problèmes les plus difficiles à résoudre réside dans la régulation du niveau du métal à l'intérieur de la lingotière. On sait que le dispositif connu pour la régulation automatique du niveau de l'aluminium dans la lingotière des installations de coulée continue et semi-continue comporte un détecteur radioactif de niveau et un récepteur constitué par un compteur Geiger-Müller agencé horizontalement. Le récepteur est raccordé par l'intermédiaire d'un amplificateur au régulateur agissant sur la soupape de distribution réglant le débit de l'aluminium à la-lingotière. L'écart maximal par rapport au niveau prescrit est de + 12,7 mm. Le dispositif susmentionné n'assure pas la marche automatique de l'installation de coulée continue du métal en régime de démarrage, et il n'empêche pas le refroidissement du métal dans le système de coulée et d'alimentation, ce qui devient possible lorsque la soupape de distribution s'établit à une position i,frieÜ~e ci-après dénommée "position critique inférieure", pour laquelle la quantité de chaleur contenue dans le métal passant à travers la soupape est inférieure à la quantité de chaleur évacuée par les parois de la buse. La précision du maintien du niveau dans la lingotière est en outre alors insuffisante. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients susmentionnés. L'invention se propose de réaliser un dispositif, pour la régulation automatique-du niveau de métal dans la lingotière des installations de coulée continue de métal, permettant de prendre en considération l'état de la soupape de distribution et d'empêcher l'établissement de celle-ci en position critique infé rieure pendant l'opération de régulation. Conformément à l'invention, le but visé est atteint par le fait que dans le dispositif il est prévu un calculateur, formé par un compteur réversible relié, d'une part, au mécanisme exé cutif, par l'intermédiaire d'un transmetteur d'impulsions transformant le mouvement du mécanisme exécutif en signal numérique, et au bloc de mise à zéro d'un compteur inversible, et, d'autre part, à un dechiffreur qui sert à indiquer le nombre d'impulsions déterminant les positions extrêmes de la soupape de distribution le déchiffreur est relié à son tour au mécanisme exécutif par l'intermédiaire de deux blocs électroniques (limitant le degré d'ouverture et le degré de fermeture et branchant le mécanisme exécutif lorsque la soupape de distribution s'établit à ses positions extrêmes correspondant aux prescriptions établies à l'aide du déchiffreur), et d'un bloc de programmation relié à un bloc de commande par l'intermédiaire duquel le bloc de programmation isole périodiquement le mécanisme exécutif du régulateur électronique, et,par l'intermédiaire du mécanisme exécutif, communique à la soupape de distribution une translation jusqu'à sa position extrême, et à la position inférieure enclenche le bloc de mise à zéro du compteur inversible. Un avantage notable de la présente invention se traduit par le fait qu'en présence d'une qualité assez élevée de la régulation (le niveau du métal dans la lingotière varie dans une plage de + 5 mm), un refroidissement du métal dans le système de coulée se trouve empêché. Ci-dessous est donnée une description détaillée d'un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention pour la régulation automatique du niveau de métal dans la lingotière des installations de coulée continue de métal, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma de l'ensemble du dispositif la figure 2 est un schéma du bloc de limitation du degré d'ouverture de la soupape de distribution. Le dispositif de régulation automatique comporte un capteur électromécanique à flotteur 1,2 (capteur constitué par un flotteur 1 et un convertisseur électromécanique 2 de niveau dans une lingotière 3) relié à un régulateur électronique 4 qui, par l'intermédiaire d'un bloc de commande 5, dirige un mécanisme exécutif rotatif 6 agissant sur une soupape de distribution 7 faisant partie d'un système de coulée 8 agencé en aval d'un mélangeur 9 où le métal est amené à partir d'un four 10. Au bloc de commande 5 est branché un calculateur 11, constitué par un bloc de programmation 12 et un compteur inversible 13, raccordé,d'une part, à un bloc 14 de mise à zéro du compteur inversible, et, d'autre part, à un déchiffreur 15 qui, par l'intermédiaire de deux blocs électroniques 16, 17 de limitation du degré d'ouverture et du degré de fermeture, met le mécanisme exécutif 6 hors circuit lorsque la soupape de distribution 7 s'établit en ses positions extrêmes suivant les ordres émis par le déchiffreur 15. Au mécanisme exécutif est aussi relié un transmetteur l'impulsions 18 convertissant le déplacement du mécanisme exécutif 6 en un signal discontinu et appliquant ce dernier au compteur inversible 13. Le bloc de programmation 12 est relié au bloc de commande 5 (environ toutes les trente minutes), il met périodiquement hors circuit le mécanisme exécutif 6, qui est alors isolé du régulateur électronique 4, et communique à la soupape de distribution 7, par l'intermédiaire du mécanisme exécutif 6, un déplacement de translation jusqu'aux positions extrêmes, à la position inférieure extrême il déclenche alors le bloc 14 demis à zéro du compteur inversible ; la durée de toutes ces opérations ne dépasse pas alors une seconde. Le régulateur électronique 4 est un appareil àimpulsions qui, conjointement avec un moteur à vitesse invariable, réalise une régulation proportionnelle intégrale sans dispositifs de réaction suivant la position du mécanisme exécutif. Le blo 16 de limitation du degré d'ouverture comporte un déclencheur ou "trigger" 19 basé sur les triodes Trl (figure 2) et Tr2, ainsi qu'un circuit de coïncidences 20 ("ET") basé sur la triode Tr3. Avant la mise en marche du dispositif de régulation automatique du niveau de métal dans la lingotière 3 (figure 1), le bloc de commande 5 débite à l'entrée 21 (figure 2) du trigger 19 un signal qui établit ce dernier à sa position initiale. Pendant la régulation, quand la soupape de distribution 7 (figure 1) s'établit en sa position supérieure extrême, suivant une commande du déchiffreur 15, à l'entrée 22 (figure 2) du trigger, il est délivré un signal qui provoque son basculement. En cette position du trigger, par sa branche gauche, il passe un signal négatif appliqué à l'entrée du circuit de coïncidences "ET" 20. Le potentiel négatif du circuit de coïncidences met hors circuit, par l'intermédiaire du bloc de commande 5 (figure 1), le mécanisme exécutif 6, et le déplacement de la soupape de distribution 7 vers le haut cesse alors. Le signal de la branche gauche du trigger est simultanément délivré à une cellule de signalisation (non représentée) du bloc de commande 5.Pendant le déplacement de la soupape de distribution vers le bas, à l'entrée 23 (figure 2) du trigger 19, il est délivré un signal issu du bloc de commande 5 (figure 1) qui ramène le trigger à sa position initiale Conformément aux commandes du bloc de programmation 12, le dispositifEonctionne soit en régime de régulation, soit en régime de correction. Le bloc de limitation du degré de fermeture 17 est conçu d'une façon analogue à celle du bloc de limitation du degré d'ouverture 16. En régime de régulation, le flotteur 1 du capteur électromécanique mesure le niveau réel du métal dans la lingotière 3, compare ce dernier, dans le régulateur électronique 4, avec le niveau prescrit, et élimine les divergences en agissant, par l'intermédiaire du bloc de commande 5, sur le mécanisme exécutif rotatif 6 déplaçant la soupape de distribution 7 vers le haut ou vers le bas en fonction du désaccord. Il est alors réalisé un contrôle de la position réelle de la soupape de distribution 7 à l'aide du compteur inversible 13, dont les impulsions d'entrée proviennent du transmetteur d'impulsions 18 convertissant le signal émis par le mécanisme exécutif 6 en un signal discontinu. Pour la sommation algébrique des impulsions au cours de l'élévation et de l'abaissement de la soupape de distribution 7, dans le compteur inversible 13, il est prévu un bloc d'inversion (non représenté) recevant l'information concernant le sens de déplacement de la soupape de distribution 7 à partir du bloc de commande 5. A l'aide du déchiffreur 15, on détermine le nombre d'impulsions déterminant, à son tour, les positions extrêmes de la soupape de distribution 7 ; quand la soupape de distribution 7 s'établit en l'une de ses positions extrêmes, suivant la commande du déchiffreur 15 , il sera respectivement actionné le bloc de limitation du degré de fermeture 17, ou le bloc de limitation du degré d'ouverture 16, qui débranche, par l'intermédiaire du bloc de commande 5, le mécanisme exécutif 6. Il en résulte que la soupape de distribution 7 n'atteint pas, au cours de l'opération de régulation, sa position critique inférieure, ce qui permet donc d'empêcher un refroidissement du métal dans le système de coulée 8 (la soupape étant en position inférieure extrême). il est en outre empêché un déplacement de la soupape de distribution au-delà d'une position supérieure, de cette soupape, pour laquelle la caractéristique de la relation entre la translation de ladite soupape et la valeur du signal de commande cesse d'être linéaire. En régime de correction, le bloc de commande 5 est isolé du régulateur 4 et déplace la soupape de distribution 7 vers sa position inférieure jusqu'à une butée. Le nombre d'impulsions inscrit par le compteur inversible 13 caractérise à ce moment la valeur des perturbations. Lorsque ce nombre d'impulsions est nul, on voit que les paramètres du système de coulée 8 ne se sont pas modifiés, donc la correspondance entre le déplacement angulaire du mécanisme exécutif 6 et le déplacement linéaire n'est pas enfreinte. Si le nombre d'impulsions n'est pas nul, au compteur inversible, par l'intermédiaire du bloc 14, il sera délivré un signal de correction dont la valeur correspondra au nombre d'impulsions considéré, mais dont le signe sera opposé. Grace à ce fait, on supprime l'influence d'une instabilité des paramètres du système de coulée 8. Lors de la mise à zéro du compteur inversible 13, la soupape de distribution 7 se relève jusqu'en sa position supérieure extrême. Le dispositif assure la mise en marche automatique de l'installation de coulée continue. La régulation du niveau se fait avec une précision de + 5 mm par rapport au niveau prescrit. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce oui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués , elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATION Dispositif, pour la régulation automatique du niveau du métal dans la lingotière d'une installation de coulée continue de métal, comportant un capteur électromécanique à flotteur de niveau dans la lingotière, relié à un régulateur électronique qui commande, par un bloc de commande, un mécanisme exécutif déplaçant la soupape de distribution dans le mélangeur, caractérisé nar le fait que dans le dispositif il est prévu un calculateur 11), comportant en soi un capteur inversible (13), relié, d'une part, au mécanisme exécutif (6), par l'intermédiaire d'un transmetteur d'impulsions (18) transformant le déplacement du mécanisme exécutif (6) en un signal discontinu et au bloc de mise à zéro (14) du compteur inversible (13), et, d'autre part, à un déchiffreur (15), par l'intermédiaire duquel on établit le nombre d'impulsions déterminant les positions extrêmes de la soupape de distribution (7), le déchiffreur (15) étant à son tour relié au mécanisme exécutif (6) par l'intermédiaire de deux blocs électroniques (16, 17) limitant le degré d'ouverture et le degré de fermeture et mettant le mécanisme exécutif (6) hors circuit par l'intermédiaire du bloc de commande (5) lorsque la soupape de distribution (7) s'établit en des positions extrêmes correspondant à celles qui ont été établies à l'aide du déchiffreur (15), et d'un bloc de programmation (12) relié au bloc de commande (5) par lequel le bloc de programmation (12) isole périodiquement le mécanisme exécutif (6) du régulateur électronique (4), et, par le mécanisme exécutif susmentionné (6), communique à la soupape de distribution (7) un déplacement jusqu'en une position extrême en la position extrême inférieure, il enclenche alors le bloc de mise à zéro (14) du compteur inversible (13).