Brevet FR2447972A1 — publié le 19800829

La presente invention se rapporte au domaine de lté- lectrométallurgie et, plus précisément, elle concerne les procédés et les dispositifs pour la commande du processus de refusion des électrodes consommables sous laitier électroconducteur dans une lingotière élargie. Le procédé et le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé peuvent trouver leur application dans la production des lingots métalliques dans des lingotières élargies. On connaît un procédé de commande du Focessus de refusion des électrodes consommables sous laitier électroconducteur dans des lingotières élargies, consistant à stabiliser le volume du bain de laitier, à stabiliser la résistance du bain de laitier dans l'espace interélectrode et à stabiliser le niveau du métal dans la lingotière. La stabilisation du volume du bain de laitier se fait par addition dosée d'un flux, tandis que la stabilisation de la résistance du bain de laitier dans 1 t espace interélectrode est réalisée par une régulation de la puissance appliquée au bain de laitier. La stabilisation du niveau du métal dans la lingotière est effectuée par déplacement de cette lingotière. La régulation du déplacement de la lingotière est exécutée en fonction dtun paramètre physique, notamment en fonction du niveau du métal par rapport à la lingotière. Pour réaliser le procédé connu, on utilise un dispositif comportant un régulateur de la résistance de itespace interélectrode, ce régulateur comprenant une commande de dépla- cement des électrodes consommables et étant branché sur un bloc de comparaison de la valeur réelle de la résistance de ltespace interélectrode avec la valeur de consigne. En outre, ce dispositif comporte un mécanisme d'alimentation dosée du flux dans le bain de laitier et ce mécanisme se présente sous la forme d'un doseur de précision réglant le poids du flux ainsi qu'unie commande assurant le déplacement relatif de la lingotière et du lingot en formation0 Cette commande est con nectée au bloc de formation de l'action de commande qui est constitué par un régulateur de niveau du bain de métal.Le régulateur de niveau est branché sur un capteur de niveau du métal incorporé dans la paroi de la lingotière. Quand le niveau du métal liquide atteint l'emplacement du capteur dans la paroi de la lingotière, un signal du capteur est appliqué au régulateur du niveau du bain de métal qui provoque, en actionnant la commande, le déplacement de la lingotière au fur et à mesure de la formation du lingot, le niveau du bain de métal dans la lingotière étant maintenu stable. Il faut noter que les capteurs décrits sont en contact immédiat avec la phase liquide ce qui entrain des complications dans la construction de la lingotière et nécessite l'utilisation d'un équipement électronique complexe pour assurer la régulation du déplacement de la lingotière. En outre, les capteurs de niveau connus (thermique ou à induction) indiquent Si le niveau du bain de métal se trouve à leur propre niveau ou non. Lorsque le niveau du métal dans la lingotière se déplace au-dessus ou au-dessous du niveau du capteur, le procédé connu et le dispositif pour sa mise en oeuvre ne permettent pas de déterminer le sens et la valeur du déplacement du niveau du métal ce qui altère la qualité de la surface des lingots. L'invention vise à créer un procédé de commande du processus de refusion des électrodes consommables sous laitier électroconducteur dans une lingotière élargie et un dispositif pour sa mise en oeuvre qui permettent, grâce à la régulation du déplacement de la lingotière en fonction de paramètres électriques, de simplifier la conception dela lingotière et d'améliorer la qualité de la surface des lingots. Ltinvention a donc pour objet un procédé de commande du processus de refusion des électrodes consommables sous laitier électroconducteur dans une lingotière élargie consistant à stabiliser le volume du bain de laitier par addition dosée d'un flux, à stabiliser la résistance du bain de laitier dans l'espace interélectrode par régulation de la puissance appliquée à ce bain et à stabiliser le niveau du métal dans la lingotière élargie par déplacement de cette lingotière par rapport au lingot en formation, ce procédé étant caractérisé en ce que le dép),acement relatif de la lingotiè- re et du lingot en formation est réalisé de telle façon que le rapport du courant traversant la paroi de la lingotière au courant total de fusion soit constant. 'L'invention a également pour objet un dispositif de commande du processus de refusion dès electrodes-consommables sous laitier électroconducteur dans une lingotière élargie, comprenant un régulateur de la résistance de l'espace interélectrode, ce régulateur comportant une commande de déplacement des électrodes onsommables et étant connecté à un bloc de comparaison de la valeur réelle de la résistance de ltes- pace interélectrode avec une valeur de consigne, un mécanisme d'alimentation dosée du flux dans le bain de laitier ainsi qu'une commande assurant le déplacement relatif de la lingotière et du lingot en formation, cette commande étant connectée à un bloc de formation de Traction de commande, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une unité servant à déterminer la valeur du rapport du courant traversant la paroi de la lingotière au courant total de fusion, une entrée de ladite unité étant couplée au capteur du courant total de fusion, tandis que l'autre entrée est couplée au capteur de courant traversant la paroi de la lingotière, la sortie de ladite unité étant reliée au bloc de comparaison de la valeur dudit rapport des courants avec la valeur de consigne, la sortie dudit bloc étant couplée à l'entrée du bloc de formation de l'action de commande. Ainsi, le procédé et le dispositif proposés permettent d'effectuer le déplacement de la lingotière sans utiliser les capteurs spéciaux de niveau ce qui simplifie la conception de la lingotière et améliore la qualité de la surface des lingots. D'autres caractéristiques de l'invention seront mieux comprises å la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 représente un schéma simplifié du dispositif selon l'invention ; - les Fig. 2 et 3 représentent des graphiques en fonction du temps des processus réels de refusion sous laitier électroconducteur, les paramètres suivants étant représentés a) - courant total de fusion b) - courant traversant la paroi de la lingotière c) - rapport du courant traversant la paroi de la lingotière au courant total de fusion d) - vitesse du déplacement de la lingotière. Le mode de mise en oeuvre préféré du procédé de refusion des électrodes consommables sous laitier électroconduc- teur dans une lingotière élargie consiste à stabiliser le volume du bain de laitier par addition dosée d'un flux, à stabiliser la résistance du bain de laitier dans l'espace interélectrode par régulation de la puissance appliquée au bain de laitier et à stabiliser le niveau du métal dans la lingotière par déplacement de cette lingotière. Selon l'invention, le déplacement de la lingotière au cours de la fusion est rea- lisé de telle manière que le rapport du courant traversant la paroi de la lingotière au courant total de fusion, soit main -tenu constant. On sait que la valeur du courant traversant la paroi de la lingotière pendant la fusion est déterminée par la surface de contact du laitier liquide avec la paroi de la lingotière. Dans le cas d'une lingotière élargie, pour un volume constant, la surface de contact du laitier liquide est déterminée par le rapport des volumes du liquide dans la partie inférieure et dans la partie élargie de la lingotière. Lorsque le niveau du métal dans la lingotière élargie baisse, il se produit un déplacement partiel du laitier de la partie élargie de la lingotière ce qui augmente sa surface de contact avec la surface de la lingotière. I1 en résulte une augmentation de ltintensité du courant traversant la paroi de la lingotière par rapport au courant total de fusion. Simultanément à l'augmentation du niveau de métal dans la lingotière, il se produit un déplacement du volume du bain de laitier vers la partie élargie, une diminution de la surface de contact du bain de laitier avec la paroi de la lingotière et une diminution de la valeur du courant traversant la paroi de la lingotière par rapport au courant total de fusion. Il s'ensuit qu'en déplaçant la lingotière de manière à rendre invariable le rapport du courant traversant la paroi de la lingotière au courant total de fusion, on peut ob tenir une stabilisation du niveau de métal dans la lingotière. Un tel procédé de commande permet d'améliorer la qualité de la surface des lingots et simplifie la conception de la lingotière. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de commande de refusion des électrodes consommables sous laitier électroconducteur dans une lingotière élargie, comprend (Fig. 1) un régulateur 1 de la résistance de l'espace interélectrode connecté à une commande 2 du déplacement des électrodes consommables. Le régulateur 1 est connecté à un bloc 3 de comparaison de la valeur réelle de la résistance de l'espace interélectrode avec une valeur de consigne. Le dispositif décrit comporte également un mécanisme 4 d'alimentation dosée d'un flux dans le bain de laitier 5 et une commande 6 qui assure le déplacement d'une lingotière 7 et d'un lingot en formation 8. De façon classique, le mécanisme 4 est un doseur de précision agissant par le poids du flux. La commande 6 est connectée à un bloc 9 de formation de l'action de commande. Selon l'invention, le dispositif comporte une unité 10 ser vant à déterminer la valeur du rapport du courant traversant la paroi de la lingotière 7 au courant total de fusion. L'unité 10 comporte deux entrées 11 et 12. L'entrée ll est connectée à un capteur 13 du courant total de fusion, et l'entrée 12 est connectée à un capteur 14 du courant traversant la paroi de la lingotière 7. Si le secondaire du transformateur 15 du four est relié entre l'électrode consommable 2 et une plaque de fond 16 (comme représenté sur la Fig.l), on utilise de préférence en tant que capteur 13, un transformateur de courant relié au circuit entre l'électrode consommable et la plaque de fond et, en tant que capteur 14, un transformateur de courant branché sur le circuit entre la lingotière et la plaque de fond. La sortie de l'unité 10 est connectée à ltentrée d'un bloc 17 de comparaison de la valeur du rapport des courants avec une valeur de consigne, la sortie de ce bloc 17 étant reliée à la sortie du bloc 9. Le dispositif selon l'invention fonctionne comme suit. Pendant la fusion des électrodes consommables 2, le signal électrique proportionnel à la valeur de la résistance du bain de laitier dans l'espace interélectrode est appliqué à l'entrée du bloc de comparaison 3 dans lequel ce signal est comparé à la valeur de consigne de la résistance du bain de laitier. En fonction de la valeur et du signe du signal de sortie du bloc 3; le régulateur 1 commande le déplacement de l'électrode 2 de manière que ce signal soit égal à 0. Le doseur de précision 4 effectue une alimentation ininterrompue du flux dans le bain de laitier 5 pour la stabilisation continue de son volume.L'entrée 11 de ltunité 10 reçoit, à partir du capteur de courant 13, un signal électrique yoportion- nel à la valeur du courant total de fusion, tandis que l'en- trée 12 de l'unité 10 reçoit, à partir du capteur de courant 14, un signal proportionnel à la valeur du courant traversant la paroi de la lingotière. Le signal correspondant à la valeur du rapport de ces deux courants est appliqué à partir de la sortie de l'unité 10, au bloc de comparaison 17 dans lequel il est comparé avec la valeur de consigne. Le signal d'erreur obtenu est appliqué à l'entrée du bloc 9, qui, en fonction de la valeur de ce signal d'erreur, engendre l'action de commande. En fonction de cette action, la commande 6 effectue la correction de la vitesse de déplacement de la lingotière. On donne ci-dessous deux exemples de mise en oeuvre, dans des conditions de laboratoire du procédé de commande du processus de refusion des électrodes consommables sous laitier électroconducteur dans une lingotière élargie. On a procédé à la production de lingots plats avec une section de 60 x 300 mm dans une lingotière à mouvement alternatif de même section transversale. Le volume du métal liquide était 3 de 3 6 cm et ce volume était maintenu constant lors de la refusion sous laitier électroconducteur à l'aide du doseur. EXEWSLE 1 Le courant total de fusion était de 10 kA (Fig.2). La résistance du bain de laitier était de 4.10-3#. La vitesse de déplacement de la lingotière à la 56me minute était de 25,5 mm/min, tandis que la valeur du rapport du courant traversant la paroi de la lingotière au courant total de fusion était de 0,65. La valeur de consigne du rapport pour le processus de cet exempIe était choisi å 0,75. Pour remplir la condition de régulation, on augmentait la vitesse de déplacement de la lingotière au cours de 8 minutes jusqu'à 26mm/min. Ainsi, à la 64ème minute, le rapport des courants mentionnés était égal à 0,75. EXEMPLE 2 Le courant total de fusion était de 11,2 kA (Fig.3). La résistance du bain de laitier était de 2,8.10 3 t et, à la 22ème minute la vitesse de dé?lacement de la lingotière était de 28 mm/min. Le courant traversant la paroi de la lingotière était de 9,5 kA. Le rapport des courants était égal à 0,85, tandis que la valeur de consigne de ce rapport était choisie à 0,7. A la suite de la diminution de la vitesse de déplacement de la lingotière jusqu'à 24 mm/min au cours de 8 min., le rapport du courant traversant la paroi de la lingotière au courant total de fusion était rétabli a' la 30ème minute et était égal à 0,7. REVENDICATIONS 1 - Procédé de comnande du processus de refusion des électrodes consommables sous laitier électroconducteur dans une lingotière élargie, consistant à stabiliser le volume du bain de laitier par addition dosée d'un flux, à stabiliser la résistance du bain de laitier dans l'espace interélectrode par régulation de la-puissance appliquée au bain de laitier et à stabiliser le niveau du métal dans la lingotière élargie par déplacement de cette lingotière par rapport au lingot en formation, caractérisé en ce que le déplacement relatif de la lingotière et du lingot en formation est réalisé de telle façon que le rapport du courant traversant la paroi de ladite lingotière au courant total de fusion soit constant. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comportant un régulateur de la resistance de l espace interélectrode, ce régulateur étant muni d'une commande de déplacement des électrodes consommables et étant branché sur un bloc de comparaison de la valeur réelle de la résistance de l'espace interélectrode avec une valeur de consigne, un mécanisme d'alimentation dosée du flux dans le bain de laitier ainsi qu'une commande assurant le déplacement relatif de la lingotière et du lingot en formation, cette commande étant connectée à un bloc de formation de l'action de commande, caractérisé en ce qutil comporte une unité (10) servant à déterminer la valeur du rapport traversant la paroi de la lingotière au courant total de fusion, une entrée ( de ladite unité étant couplée au capteur (13) du courant total de fusion, tandis que l'autre entrée (12) est couplée au capteur (14) du courant traversant la paroi de la lingotière (7), la sortie de ladite unité étant reliée à un bloc (17) de comparaison de la valeur dudit rapport de courants avec une valeur de consigne, la sortie de ce bloc de comparaison (17) étant couplée à entrée du bloc (9) de formation de l'action de commande