Brevet FR2528740A1 — publié le 19831223

Dispositif de contrôle de la coulée continue de l'acier La présente invention concerne un dispositif capable de mesurer et surveiller en continu la largeur du produit coulé en cours de solidification et le profil des petitscôtés. Le dispositif est conçu pour être installé sous une lingotière d'une machine de coulée continue, et pour fonctionner pendant le défilement continu du produit coulé, tel que brame, bloom ou billette. Dans le processus de coulée continue, les dimensions de la section du produit en cours de coulée sont imposées par la forme de la lingotière, plus précisément par la section de passage laissée par cette lingotiere. Le métal est coulé liquide dans cette lingotière qui est refroidie ; une peau solidifiée se forme sur les parois. Cette peau s'épaissit progressivement pendant le processus continu d'injection de métal liquide et d'extraction du produit en cours de solidification par le dessous de la lingotière. Après que le métal soit sorti de la lingotière, la peau solidifiée est encore fragile, et, dans le cas des brames, les grandes faces au moins doivent être supportées pour éviter un gonflement et une rupture de cette peau sous l'effet de la pression ferrostatique. Le supportage est effectué par des grilles ou des rouleaux rapprochés. Même les petites faces doivent être supportées sur une certaine hauteur. Dans une machine de coulée à brames, le supportage est conçu pour éviter non seulement la rupture de la peau, mais aussi pour éviter des déformations excessives de cette peau. Mais les déformations existent quand même, en particulier sur les petites faces. Les petits côtés sont déformés par la force ferrostatique et par l'écrasement dû aux guidages des grands côtés. Le profil des petits côtés peut ainsi ne pas être droit, et être bombé vers ltextérieur ou être en forme de S, ou même bombé vers ltintérieur. La largeur de la brame, quelques mètres sous la lingotière, sera différente de celle du bas de la lingotière, sous les effets contraires du fluage et du retrait de solidification. La déformation due au fluage est difficile à contrôler. La présente invention a pour but de déterminer avec précision la largeur de la brame et le profil de ses petits côtés, ceci quelques mètres sous la lingotière, ce qui est, à la connaissance de la demanderesse, entièrement nouveau. La détermination, à cet endroit des caractéristiques de la section de la brame, est importante parce que les déformations qui vont avoir lieu après ia mesure ne seront plus dues, pour la plupart des fois, qu'au retrait de solidification qui est bien apprécié par le calcul. Dans les machines de coulée continue connues actuellement, on mesure la largeur des brames et l'on en observe le profil des petits côtés très loin de la lingotière, lorsque le produit coulé a pris sa forme définitive. Le dispositif de l'invention permet d'obtenir une information plus rapide ce qui permet une intervention immédiate sur les différents réglages de la coulée continue, afin de pallier aux défauts constatés grâce à la mesure avant même que le produit coule ait atteint sa forme définitive. Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce qu'il est placé sous la lingotière et à proximité immédiate de celle-ci, et en ce qu'il comporte deux ensembles identiques de mesure et d'observation placés de part et d'autre de la plus grande dimension du produit coulé et déplaçables dans la direction orthogonale à l'axe de défilement de celui-ci, chacun desdits ensembles comportant un dispositif d'émission d'une onde électromagnétique projetant un trait sur le petit côté du produit coulé, et comportant par ailleurs un dispositif d'observation de ce trait et de traitement des coordonnées de celui-ci. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe permettant de comprendre le fonctionnement du -dispositif de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de dessus du dispositif de l'invention - la figure 3 est un schéma permettant d'expliciter le procédé de mesure de la largeur du produit coulé à l'aide du dispositif de l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective du carénage contenant chacun des deux ensembles de mesure et d'observation composant le dispositif de l'invent ion, - la figure 5 est une représentation schématique du dispositif de traitement des informations fournies par le dispositif de l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 1, la référence 1 y désigne la brame, de forme courbe, telle quelle se présente immédiatement sous la lingotière, et dont on distingue l'un des petits côtés 2. Selon le procédé utilisé pour la réalisation de l'invention, on projette, à l'aide d'un projecteur optique 3 associé à une fente 4, un trait lumineux 5 sur le petit caté 2 de la brame 1. La direction de ce trait est perpendiculaire à la tangente à l'une des grandes faces de la brame. Une caméra 6 observe en permanence le trait 5. L'axe 7 d'observation de la caméra 6 et l'axe 8 de visée du projecteur 3 font entre eux un angle .Le trait lumineux 5 èst vu par la caméra 6, déformé de la même façon que le petit côté 2 de la brame, avec une déformation d'autant plus élevée que l'angle est grand. I1 n'est évidement pas nécessaire que l'onde émise par le projecteur 3 fasse partie du domaine du visible. Le projecteur 3 pourrait par -exemple émettre dans l'ultra-violet, ou dans toute autre longueur d'onde appropriée. Le dispositif de l'invention est schématisé, en vue de dessus, sur la figure 2. La brame 1 se caractérise en particulier par sa largeur moyenne L, répartie, de manière pas toujours symétrique, de part et d'autre de l'axe 21 de la machine. Cette largeur L, pour une machine donnée, peut avoir des valeurs très différentes suivant le réglage de la lingotière. Le dispositif de l'invention, placé à une distance d'un à quelques mètres de la lingotière comporte deux jeux (30, 60) et (31, 61) d'ensembles projecteur-caméra travaillant selon le principe de la figure 1, répartis un de chaque côté de la brame 1. Chaque jeu (30-60 et 31-61) de projecteur et caméra est monté sur un bâti support, respectivement 90 et 91, lui-même monté sur des rails en crémaillères (respectivement 100 et 101) orthogonaux à l'axe 21. Les ensembles projecteur-caméra (30-60 et 31-61) sont chacun montés dans un carénage de protection (respectivement 120 et 121) que l'on décrira ci-après an référence à la figure 4.Un moteur électrique (respectivement 110 et lii) fixé sous chacun des bâtis 90 et 91, permet, à l'aide de roues dentées 50, de déplacer chacun des bâtis (90, 91) le long des rails fixes (100, 101). La mesure de la largeur réelle de la brame s'effectue de la fa çon suivante (voir également la figure 3) chaque bâti (90,91) est réglé de manière à se trouver à une distance prédéterminée D de la position théorique P, indiquée en pointillés sur la figure 3, que devrait avoir le petit côté correspondant de la brame. Les écarts de distance d, par rapport à la distance théorique D, sont perçus par la caméra 60 qui voit le trait lumineux 5 dévier d'un angle w par rapport à sa position théorique 5'. Ainsi, la mesure de largeur précise est effectuée en tenant compte à la fois de la position de chacun des bâtis (90, 91) et des écarts angulaires u constatés par chacune des caméras (60, 61). Chaque ensemble projecteur et caméra doit fonctionner dans les conditions sévères rencontrées à proximité d'une brame très chaude, soumise au refroidissement direct par pulvérisation d'eau. Pour que ceci soit possible, chaque ensemble est monté dans un carénage (120, 121) tel que celui représenté sur la figure 4. La caméra et le projecteur (non représentés) sont tous deux montés dans le carénage, et sont accessibles grâce à un couvercle démontable 23. Une tuyauterie souple 14 amène de l'air propre qui s'échappe par l'orifice 1 5 en empêchant ainsi lteau de refroidissement de la brame de pénétrer dans le carénage. En se reportant maintenant à la figure 5, les signaux électriques issus de chaque camera, telle que la caméra 61, sont envoyés simultanément vers un dispositif 13 de visualisation sur écran, du type téléviseur, et vers un dispositif électronique analogique 19 chargé d'élaborer par exemple cinq grandeurs représentatives des coordonnées angulaires de cinq points de chacun des petits côtés de la brame, dont avantageusement les points milieux respectifs. Le dispositif analogique 19 comporte par exemple essentiellement un circuit de mise en forme des impulsions issues de la caméra 61, du genre trigger de Schmitt, suivi d'un sélecteur d'impulsions à horloge et porte ET. La réalisation d'un tel circuit électronique est du domaine routinier de l'homme de métier, et ne sera donc pas décrite ici en détails. Les cinq signaux issus du dispositif analogique 19 sont transmis, comne indiqué sur la figure, à un calculateur numérique 20, tel que par exemple un calculateur de marque SEMS, type SOLAR 16/40, qui reçoit également les cinq signaux issus de l'ensemble identique associé à l'autre caméra 60. Par ailleurs, à chacun des moteurs tel que le moteur 110 est accouplé un codeur 17 qui fournit au calculateur 20 des impulsions permettant de mesurer le déplacement des bâtis (90, 91). Le dispositif de traitement numérique 20 reçoit les dix grandeurs imagezdes petits côtés de la brame, ainsi que les impulsions provenant des deux codeurs 17. En réponse, il calcule la largeur moyenne L de la brame, il exprime enB la forme et l'amplitude du bombé de chaque petit côté sous forme numérique, et il donne des ordres correcteurs à chacun des deux moteurs tel que le moteur 110. La largeur moyenne qu'aura la brame froide peut être calculée avec précision à partir de la largeur moyenne mesurée à chaud, la différence venant du retrait thermique dont la valeur est liée à la température de la brame pendant la mesure et à la nuance du métal. Connaissant par avance cette largeur à froid, on peut agir sans tarder sur le réglage de la lingotière réglable en marche pour amener la largeur à froid à la valeur désirée et régulière. Connaissant cette largeur moyenne, dont le produit par l'épaisseur donne la section exacte de la brame, on peut, s'il n'y a pas de lingotière réglable en marche, modifier les consignes de coupe à longueur pour obtenir en final des brames de poids déterminé. Connaissant le profil de chacun des petits côtés, on peut agir sans tarder sur le réglage de la lingotière réglable en marche ou sur la vitesse de coulée pour obtenir des brames au profil souhaité. REVENDICATIONS i.- Dispositif destine à mesurer en continu la largeur du produit coulé dans une machine de collée continue, et . surveiller le profil des petits cotés de celui-ci caractérise en ce qu'il est placé sous la lingotière et à proximité immediate dc eile-ci, et en ce qu'il comporte deux ensembles identiques de mesure et d'observation placés de part et d'autre de la plus grande dimension (L) de celui-ci et déplaçables dans la direction orthogonale à l'axe (21) de défilement de celui-ci, chacun desdits ensembles conportant un dispositif (30, 31) d'émission d'une onde électromagnétique projetant un trait (5) sur le petit côté (2) du produit coulé (1) et comportant par ailleurs un dispositif (60, 61, 13, 19, 20) dobservation de ce trait et de traitement des coordonnées de celui-ci. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise pour chacun desdits ensembles, un émetteur (30, 31) et un détecteur (60, 61) optiques.