Brevet FR2353803A1 — publié le 19771230

L'invention est relative à un procédé pour régler la température d'un corps métallique échauffé par action directe de flammes à l'intérieur d'un four ou dans une ou plusieurs zones de chauffage de ce four, utilisant un dispositif optique de mesure et de réglage de température. Dans l'industrie, pour le chauffage de corps métalliques il est très important de régler d'une manière précise la température, en vue du traitement ultérieur d'un tel corps ou pour obtenir une structure régulière de celui-ci. I1 est dans ce cas indispensable que le corps métallique soit échauffé le plus régulièrement possible, non seulement sur toute sa longueur mais encore sur toute sa section. Du fait que, lorsqu'on chauffe un corps métallique par action directe de flammes, il se produit obligatoirement une chute de température de la surface extérieur au coeur du corps chauffé, les variations de la température superficielle du corps métallique doivent titre surveillées soigneusement pour éviter des suréchauffements de la région superficielle du corps. Si à la fin de la phase initiale de montée en température, la température maximale admissible prescrite dans cette zone superficielle se trouve atteinte, l'apport ultérieur d'énergie calorifique doit titre réduit ou interrompu. Après qu'unie partie de énergie calorifique s'est écoulée de la zone superficielle extérieure vers le coeur du corps métallique et que la tempéra ture superficielle est descendue en dessous de sa valeur prescrite, le chauffage peut titre enclenché de nouveau ou auerfenté jusqu'à ce que la zone superficielle atteigne la température admissible prescrite. Ce processus de réglage doit entre répété jusqu'à ce que la chute de température à l'intérieur du corps métallique chauffé se soit annihilée. La difficulté de la mesure de température, pour la commande et la surveillance du processus de réglage de chauffage, dans ce procédé de chauffage réside alors dans le fait que les gaz chauds de la flamme, qui lèchent le corps métallique à chauffer, agissent en la faussant, sur la valeur de mesure de la tempéra- ture, que cette valeur soit mesurée à l'aide d'un élément thermique ou à l'aide d'un appareil optique de mesure de température. Pour résoudre ce problème, dans le cas d'une mesure optique de la température, on a utilisé un tube formant écran protecteur, traversant la paroi extérieure du four et allant jusqu'à proximité ou directement contre la surface extérieure du corps métallique. Dans ces conditions on tente d'éliminer l'influence des gaz chauds des flammes sur la mesure de température. D'autre part, pour éviter le suréchauffement du tube et, par constquent, une action indirecte sur les valeurs de mesure, il faut refroidir le tube. On a utilisé ainsi, par exemple, des tubes d'acier à double paroi, refroidis par air ou par eau.Mais, non seulement la mise en oeuvre d'un refroidissement est désavantageuse dans ce procédé, mais le tube risque d'être raclé et endommagé par le corps métallique chauffé, lors du déplacement continu ou discontinu de celui-ci dans des fours tunnels. I1 faut donc prévoir des dispositifs particuliers pour protéger le tube de telles détériorations. On peut par exemple, à chaque pas d'avancement du corps métallique, écarter le tube de la surface extérieure du corps, puis le rapprocher ensuite, ou arrêter par l'intermédiaire d'un interrupteur de fin de course, l'avancement du corps métallique, en cas d'un faible déplacement latéral du tube. On pourrait encore d'une manière analogue, utiliser aussi des éléments thermiques poussés à travers un tube contre le corps métallique et écartés de celui-ci, pendant les pas d'avancements du corps. Mais de tels éléments thermiques présentent en général une trop grande inertie pour suivre les variations de température relativement rapides de la surface extérieure du corps métallique. Les dispositifs décrits ci-dessus présentent toutefois l'inconvénient soit d'être compliqués et coûteus, soit de ne pas fournir des résultats de mesure satisfaisants. L'invention a doncpour but de fournir un procédé de réglage de température du genre décrit au préambule,+qui assure, d'une manière simple, des résultats de mesure et de réglage précis et qui puisse être utilisé pratiquement dans tous les fours ou dans toutes les zones de chauffage de fours, destinés à échauffer des corps métalliques, dans lesquels une mesure optique de température se révèle avantageuse. La solution de ce problème consiste, conformément à l'invention, en ce que, une fois dépassée une première valeur déterminée prescrite de la température, au cours de la phase initiale de montée en température, l'apport d'énergie calorifique par un ou plusieurs brdleurs est interrompu avec un certain retard fourni par un élément à constante de temps réglable et que dans chacune des phases de réglage suivantes, le ou les brûleurs sont arrêtés, avec un certain retard fourni par un élément à constante de temps réglable, pour une durée déterminée, soit à partir de l'instant où la valeur p s3ite de impéture est ce u tÎ, soit à partir de l'instant de réenclanchement du ou des brdleurs, lorsque la valeur mesurée par l'appareil de mesure de tempdra- ture pendant l'interruption de l'apport d'énergie calorifique, est devenue inférieure ou égale à la première ou à une seconde valeur prescrite. Le procédé conforme à l'invention est ainsi fondé sur le fait d'expérience qu'on obtient un échauffement particulière ment régulier et précis du corps métallique lorsque l'apport ultérieur d'énergie, une fois atteinte une valeur prescrite déterminée pour l'échauffement en profondeur du corps, est rendue fonction de la valeur de température mesurée lorsque les brtleurs sont arrêtés. On peut alors se passer de tube écran protecteur. Au lieu d'une ouverture relativement grande dans la paroi du four, pour le passage d'un tel tube, il suffit d'une ouverture de mesure de faible diamètre dans la paroi du four. En outre, le procédé conforme à l'invention, notamment dans le cas des fours tunnels, assure une utilisation optimale du chauffage car le réglage de température agit même pendant le transport du corps métallique et, dans ces conditions, l'apport d'énergie dans le cas où c'est nécessaire, n'a pas besoin d'être interrompu pendant ce transport. L'invention est expliquée plus en détail ci-après, à l'aide d'un de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux diagrammes des figures 1 et 2 du dessin annexé. Le diagramme température-temps de la figure 1 représente schématiquement la courbe 1 de variation de température, mesurée par un appareil optique au cours du processus de montée en température et de réglage, à la surface extérieure du corps métallique, dans un four tunnel, sous l'action des flammes et lorsque celles-ci sont interrompues. La valeur de température prescrite à atteindre a été indiquée par la ligne 2. Lors de la montée initiale en température, la température # mesurée atteint pour la première fois au point A la valeur prescrite réglée. Le signal délivré à cet instant par le régu lateur de température meten marche un dispositif temporisateur qui, une fois écoulé l'intervalle de temps réglé tv, interrompt l'apport d'énergie calorifique en arrêtant les brûleurs. La température mesurée tombe alors rapidement du point B au point C, car les gaz des flammes n'ont plus d'action sur la mesure. Du fait que le point C se trouve en dessous de la ligne de valeur prescrite 2, le régulateur de température fournit le signal de réenclenchement des brûleurs, qui n'a d'effet que lorsque le point D est atteint.L'intervalle de temps C - D est utilisé pour enclencher les brûleurs. Dans cet intervalle de temps, la température mesurée continue à diminuer, par suite de l'absorption de chaleur par le coeur du corps métallique. Lorsque les valeurs sont réenclenchés la température mesurée par l'appareil optique monte rapidement jusqu'au point E, l'influence des gaz de flammes se manifestant de nouveau. Aussitôt que, sous l'action du nouvel apport de chaleur, la température mesurée atteint de nouveau, au point F, la valeur prescrite, le dispositif temporisateur est remis en marche et les brûleurs sont arrêtés au bout du temps t . Ce processus peut se répéter plusieurs fois au commencement de l'opération de réglage, jusqu'à ce que la température mesurée lorsque les valeurs sont arrêtés se trouve au dessus de la valeur prescrite. Cette valeur de température a été indiquée par G sur la figure 1. Après que la température est tombée à la valeur prescrite, au point H et que l'ordre de réenclenchement des brtleurs a été tonné, ceux-ci sont réenclenchés pendant l'intervalle de temps t déterminé par le dispositif temporisateur. Ce processus se répète jusqu'à ce que soit atteint un échauffement en profondeur satisfaisant du corps métallique. C?t échauffement peut etre alors obtenu empiriquement, par exemple, en comptant les impulsions de chauffage, ou en utilisant la durée d'arrêt des brQleurs comme mesure de l'échauffement en profondeur du corps métallique. La figure 2 représente également schématiquement la courbe de variation de température en fonction du temps dans un processus de montée en température et de réglage conforme à l'in- vention. Ici encore, la courbe de variation de température mesurée par un appareil optique au cours du processus, sous l'action des flammes et lorsque celle-ci sont interrompues, a été désignée par 1 et la valeur prescrite de température a été représentée par la ligne 2. Après qu'à la fin de la phase de montée initiale en température, la température mesurée atteint pour la première fois, sous l'action des flammes, la valeur de température prescrite, au point A, les brûleurs sont arrêtés, conformément à l'invention, avec un certain retard, par un dispositif temporisateur.En mEme temps que les broyeurs sont réenclenchés, le dispositif temporisateur qui arrente les brûleurs au bout d'un intervalle de temps prédéterminé est mis en marche, même si la température mesurée sous l'action des flammes lors de l'enclenchement des brûleurs n'a pas encore atteint la valeur prescrite, comme on l'a représenté au point J Dans ces conditions, aussit8t que la valeur mesurée par l'appareil optique lorsque les bradeurs sont arrêtés a dépassé la valeur de température prescrite, le processus de réglage se poursuit de la manière décrite précédemment à l'aide de la figure 1. Si cependant, au début de la phase de réglage melon la figure 2, la transport de chaleur de la zone superficielle extérieure au coeur du corps métallique, au cours de la période d'arrêt des brûleurs, venait à se produire si rapidement, qu'au réenclenchement des brûleurs la température mesurée pendant cette période de chauffage n'atteignait pas la valeur prescrite, on pourrait soit augmenter la durée d'enclenchement des brdleurs, dans cette plage de réglage, soit augmenter la puissance de chauffage. De cette manière on peut raccourcir le temps nécessaire pour le chauffage en profondeur du corps métallique. Le temps de retard tt, dans le procédé de réglage de température conforme à l'invention, est inférieur à une minute ; il est de préférence compris entre 10 et 30 secondes. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ces modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour régler la température dlun corps métallique échauffé par action directe de flammes à 11 intérieur d'un four ou dans une ou plusieurs zones de chauffage de ce four, utilisant un dispositif optique de mesure et de réglage de température, lequel procédé est caractérisé en ce que une fois dépassée une première valeur déterminée prescrite de la température, au cours de la phase initiale de montée en température, l'apport d'énergie calorifique par un ou plusieurs brûleurs est interrompu, avec un certain retard fourni par un élément à constante de temps réglable et que dans chacune des phases de réglage suivantes, le ou les brûleurs sont arrêtés, avec un certain retard fourni par un élément à constante de temps réglable, pour une durée ddterminée, soit à partir de l'instant où la valeur prescrite de température de nouveau atteinte soit à partir de l'instant de réenclenchement du ou des brûleurs, lorsque la valeur mesurée par l'appareil de mesure de température pendant l'interruption de l'apport d'énergie calorifique, est devenue inférieure ou égale à la première ou à une seconde valeur prescrite. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps tv de retard d'arrêt des brûleurs est diminué, au cours de la phase de réglage, au fur et à mesure de l'échauffement en profondeur du corps métallique. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la diminution du temps 4 v de retard d'arrêt des brûleurs est produite au moyen d'un dispositif temporisateur télécommandé ou automatiquement au moyen d'un certain nombre d'éléïnents à constante de temps, entrant en action successivement et réglés à des valeurs différentes selon la diminution désirée de ce temps. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la durée d'arrdt du brûleur ou des brûleurs, entre les diverses périodes de chauffage, est utilisée comme mesure de la diminution du temps de retard t 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre la valeur de température mesurée à la fin de la période de chauffage et celle mesurée au commencement de la période d'interruptionde chauffage qui suit sert de grandeur de réglage d'un élément à constante de temps réglable déterminant le retard de l'arrdt du chauffage.