Brevet FR2539063A1 — publié le 19840713

Procédé avertisseur de rupture dans une installation de coulée continue e dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention concerne un procédé avertisseur de rupture dans une installation de coulée continue, dans lequel on effectue des mesures au niveai d'une lingotière de coulée continue et on surveille les modifications des résultats des mesures, ainsi qu'un dispositif fonctionnant selon ce procédé. De façon connue dans les installations de coulée continue l'acier fluide est coulé par un distributeur dans une lingotière de coulée continue refroidis à l'eau, et en général une lingotière en cuivre La lingotière est le plus souvent animée d'un mouvement oscillant à la fréquence d'environ 1,5 Hz dans 1 sens de la coulée continue, c'est-à-dire le plus souvent dans le sens vertical Normalement, un film de graisse est maintenu entre l'acier et la lingotière de coulée continue, obtenu au moyen d'une substance de graissage prévue spécialement pour ce cas De façon connue, l'enveloppe extérieure de l'acier qui est coulé se durcit dans la lingotière et il en résulte qu'elle présente alors une certaine résistance et que la barre d'acier coulé peut être tiré sou la lingotière de façon continue et en se supportant d'elle-même. En fonctionnement pratique d'une installation de coulée continue de ce type, il y a de temps en temps des perturbations imprévues provoquant la rupture indésirable de la barre de coulée On attribue ce phénomène à des collages entre l'acier coulé et la lingotière L'enveloppe d'acier déjà solide supportant la barre se rompt à l'intérieur de la lingotière de coulée continue Si cet emplacement ne redevient pas suffisamment résistant avant de quitter la lingotière grâce à un refroidissement, l'acier fluide se "rompt" et coule dana l'installation Le déroulement de la production s'en trouve fortement perturbé Le procédé avertisseur de rupture du type mentionné dans le préambule est connu par les recherches de la Société CRI 4, Belgique On mesure la vitesse de la course de la lingotière de coulée continue et l'on surveille les modifications de cette vitesse La société V 8 est d'Autriche a perfectionné ce procédé et elle utilise des boîtes dynamométriques au-dessous de la lingotière de coulée continue Mais ces deux procédés ne fonctionnent pas toujours de façon satisfaisante. L'invention a pour but de perfectionner les procédés connus et les dispositifs fonctionnant selon ces procédés connus en vue de connaître plus tai une rupture, et de les améliorer en évitant leurs inconvénients de façon à connaître avec une grande certitude une rupture qui va se réaliser, un signal avertisseur de rupture étant émis suffisamment à temps pour que l'on puisse éviter cette situation dangereuse et réduire les modifications déjà survenues et en particulier les collages. En ce qui concerne le procéde, ce but est atteint au moyen d'un procédé présentant les caractéristiques de la revendication 1, et en ce qui concerne le dispositif, au moyen d'un dispositif présentant les caractéristiques de la revendication 9. L'invention a pour point de départ le fait que lorsqu'il y a rupture, le film de graisse situé entre la lingotière de coulée continue et l'acier coulé se trouvant dans cette dernière se brise d'o résultent d'abord de forts bruits de frottement et en ce que peu de temps après apparaît une adhérence ferme entre le bain d'acier et la lingotière (collage), le bruit de glissement passant alors nettement au-dessous du signal sonore normal Comme cela a été établi de façon surprenante, ces phénomènes physiques peuvent être mis en evidence acoustiquement, traités et utilisés pour l'émission d'un signal avertisseur de rupture L'installation de coulée continue émet des bruits de frottement typiques provenant du mouvement entre la lingotière et l'acier déja durci La lingotière de coulée continue peut être animée d'un mouvement en va-et- vient, comme c'est le plus souvent le cas actuellement, mais elle peut être également immobile Il est alors possible soit simplement de noter une montée du bruit de frottement, c test-à-dire détecter le moment o le film de graisse est localement brisé, soit de capter la baisse du bruit de frottement qui suit cette rupture, soit finalement de détecter les deux processus Le procédé de mesure mentionné en dernier permet d'obtenir le plus faible taux d'erreur du fait de l'information plus importante, et il est donc à préférer. De toute manière il suffit, et ceci doit être clairement indiqué ici, soit de détecter d'abord la montée du début du bruit de frottement soit la baisse de ce bruit de frottement qui survient à la suite Les fréquences auxquelles on surveille la montée du bruit de frottement après arrachement du film de graisse et la baisse du bruit de frottement après les premiers collages peuvent être totalement différentes, mais on utilise de préférence la même plage de fréquences pour capter les deux bruits. Pour la mise en oeuvre pratique, il y a cependant de grosses difficultés venant de ce qu'à proximité de la lingotière de coulée continue sont disposés d'autres ensembles qui émettent relativement beaucoup de bruit Les bruits de frottement doivent donc être filtrés à partir d'un niveau de base d'autres bruits, tels que des bruits d'eau en circulation, des bruits de grues, des bruits du train de rouleaux de l'installation de coulée continue, etc Selon l'invention, on obtient ce résultat en captant au moyen d'un capteur acoustique les bruits de frottement locaux en un emplacement o ils sont relativement élevés Il s'est avéré très avantageux de disposer un hydrophone, c'est-à-dire un microphone situé sous l'eau dans la zone de refroidissement de la lingotière de coulée continue, c'est-à-dire à l'intérieur de la lingotière elle-même dans 3 2539063 sa conduite d'amenée ou dans sa conduite de sortie En outre, des capteux d'accélération se sont également révélés appropriés, ces capteurs étant rej mécaniquement à la lingotière de coulée continue et détectant en particulie bruit du corps. Il est particulièrement avantageux de disposer des capteurs acoustiqt sur plusieurs côtés de la lingotière et de-préférence sur ses quatre côtés, les collages commencent le plus souvent localement Selon l'invention, 1 lecture du signal désiré venant du bruit de frottement s'effectue dans un é comparateur comprenant de préférence un analyseur de fréquence et une calculatrice On détermine si le signal sonore actuel qui a été détecté e différent d'un signal capté précédemment, les mesures étant effectuées dans plage de fréquences étroite On part du fait que les divers signaux sonor, restent sensiblement constants et que de préférence seul le bruit de frotter contenant la teneur en information désirée se modifie Comme il a toujoux certaines déviations entre le signal sonore actuel mesuré et le signal son normal, seules les déviations qui sont supérieures ou inférieures à une certaine valeur de seuil fournissent un signal avertisseur de rupture. Il s'est avéré comme très avantageux de régler sélectivement le circt amplificateur et évaluateur qui suit sur la plage de fréquences qui est particulièrement dominante dans les bruits de frottement entre la lingotièr la peau de métal durci Les recherches effectuées ont montré que la fréque: des bruits de frottement varie d'une installation à l'autre Par exemple, est possible de constater de façon nettement reconnaissable une régression bruits de frottement dans une plage d'environ 3 K Hz. Lors des recherches, il s'est avéré que l'on dispose d'environ 30 seco entre l'émission du signal avertisseur de rupture et la rupture effective. fait de cette courte durée, il est recommandé de déclencher automatiquement moyen du signal avertisseur de rupture des mesures dans la commande de l'installation de coulée continue pour annuler la rupture qui s'amorce On, obtenir ce résultat en amenant la barre de coulée à l'arrêt pendant un coi instant Par ailleurs, on ne doit pas négliger d'émettre également ou uniquement un signal sonore avertisseur de rupture Mais dans ce cas, il f tenir compte du fait que le temps disponible pour éviter la rupture est relativement court. Pour expliquer le procédé et le dispositif fonctionnant selon ce procè on décrira dans ce qui suit un exemple de réalisation de l'invention qui d être considéré uniquement comme un exemple, avec référence au dessin anne dans lequel: la figure 1 est une représentation de principe d'une lingotière de co I continue comprenant une rigole distributrice située audessus, une condui 4 2539063 d'eau de pulvérisation et un dispositif avertisseur de rupture, une seule des quatre conduites d'eau de refroidissement étant représentée pour des raisons de clarté, et la figure 2 est un schéma du dispositif indicateur. Comme montré à la figure 1, une coulée 12 d'acier fluide coule d'une goulotte distributrice dans une lingotière 14 qui est animée d'un mouvement oscillant vers le haut et vers le bas dans le sens de la flèche 18 par un dispositif de mise en mouvement 16, à la fréquence de 1,5 Hz Dans la lingotière 14 l'enveloppe extérieure de l'acier coulé se durcit, ce qui fait que ce dernier peut se soutenir sensiblement de lui-même et quitte la lingotière de coulée continue 14 vers le bas sous forme d'une barre 20. La lingotière de coulée continue 14 est constituée de façon connue sous forme d'une lingotière de cuivre et, comme représenté, elle est creuse à l'intérieur et peut être traversée par de l'eau de refroidissement Celleci arrive par une conduite 22 dans l'enceinte interne fermée de la lingotière 14 et la quitte par une conduite 24. Sur la paroi extérieure de la lingotière 24 et à une distance déterminée et optimale de la lingotière 14 est fixé un capteur d'accélération se présentant sous la forme d'un capteur acoustique 26, qui est relié à un amplificateur de charge 28 Le signal actuel capté par le capteur acoustique 26 est conservé continuellement au moyen d'un dispositif d'enregistrement 40 et en particulier une bande sonore ou un enregistreur de diagrammes Un étage comparateur 32, 36 est réglé sur le plan de la fréquence de manière à évaluer en particulier les fréquences de frottement entre la barre 20 et la lingotière 14 Eventuellement, un filtre 42 peut être monté à l'aval de l'amplificateur de charge 28, ce filtre réduisant les fréquences indésirables, mettant de coté les tensions perturbatrices et éliminant les parasites, etc. Le signal actuel capté par le capteur acoustique 26 et amplifié par l'amplificateur de charge 28 est appliqué à l'étage comparateur 32, 36 et comparé à un signal sonore normal. Ce signal sonore normal est capté pendant le fonctionnement non perturbé et mis en mémoire dans l'étage comparateur 32, 36 -Quand le signal utile capté momentanément et filtré est d'abord plus important et/ou ensuite plus faible que le signal sonore normal pendant une durée supérieure à environ 2 secondes, il constitue un signe d'un collage Dans ce cas, un signal avertisseur est immédiatement envoyé à l'installation 48 par l'intermédiaire d'un dispositif d'alarme 46 L'installation 48 est automatiquement arrêtée pendant un court instant, et l'enveloppe arrachée peut se refermer On remet ensuite l'installation lentement en marche L'installation de coulée continue n'est pas endommagée quand elle est arrêtée inutilèment en raison d'une alarme erronée 2539063 éventuelle. La préparation et le jugement porté sur le signal utile s'effectue dans une calculatrice 36 car la fréquence principale et l'amplitude des bruits de frottement peuvent se modifier légèrement en fonction de divers paramètres (tels que le type d'acier, la vitesse de la coulée,) La rectitude du jugement porté est meilleure avec une calculatrice qu'avec un filtre réglé de façon fixe. Par rapport à la représentation montrée, il s'est avéré comme parti- culièrement avantageux de coupler le capteur acoustique 26 non pas mécanique- ment par l'intermédiaire du corps, mais de le constituer sous forme d'un hydrophone et de le disposer dans l'eau de refroidissement De préférence, l'hydrophone est monté dans-la conduite d'amenée 22, dans la conduite de sortie 24 ou encore dans l'enceinte à eau de refroidissement proprement dite de la lingotière 14. Finalement, il est particulièrement avantageux quand il s'agit d'une lingotière déplacée en va-et-vient de détecter périodiquement les bruits de frottement en rythme avec la fréquence du mouvement de la lingotière On établit par l'intermédiaire d'un amplificateur "lock-in" ou d'un autre dis- positif de calcul de moyenne de signaux ("signal averager") la moyenne des signaux qui ne sont pas en rythme avec la fréquence du mouvement de la lingotière. 6 2539063 REVENDICATIONS 1 Procédé avertisseur d'une rupture dans une installation de coulée continue, dans lequel sont effectuées des mesures au niveau d'une lingotiêre de coulée continue et o l'on surveille les modifications des résultats de la mesure, caractérisé en ce que le bruit qui apparaît au niveau de la lingotière de coulée continue est capté de façon continue au moyen d'un capteur acoustique, comparé dans un étage comparateur à un signal sonore normal, et en particulier un signal capté peu avant par le capteur acoustique et mis en mémoire, et en ce qu'un signal avertisseur de rupture est émis quand le signal sonore actuel dévie du signal sonore normal au-delà d'une valeur de seuil. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on capte une plage de fréquences contenant un maximum de bruits de frottement entre la lingotière de coulée continue et la barre de coulée et de préférence aun minimum de bruits perturbateurs divers. 3 Procédé selon la revendication lou 2, caractérisé en ce qu'un signal avertisseur de rupture est émis quand le signal sonore actuel dépasse le signal sonore normal et/ou est inférieur à celui-ci de plus d'une valeur de seuil. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un signal de rupture est émis quand le signal sonore actuel monte d'abord de plus d'une valeur de seuil au-dessus du signal sonore normal puis tombe au- dessous du signal sonore normal de plus d'une seconde valeur de seuil. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bruit est détecté dans l'eau de refroidissement de la lingotière de coulée continue et de préférence au moyen d'un hydrophone. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on détecte le son de corps de la lingotière de coulée continue, en par- ticulier dans la conduite de sortie d'eau de ladite lingotière de coulée continue. 7 Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le signal avertisseur de rupture est en outre envoyé à un poste de commande de l'installation de coulée continue et en ce que, quand il y a un signal aver- tisseur de rupture, des mesures sont prises pour éviter la rupture qui se prépare, telles que des modifications de la vitesse de la coulée ou des arrêts de courte durée de la barre de coulée, etc. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les mesures pour éviter la rupture en voie de formation sont déclenchées automa- tiquement quand il y a un signal avertisseur de rupture. 9 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par un capteur acoustique ( 26) disposé à proximité de la lingotière de coulée continue ( 14), et en particulier un hydrophone, un amplificateur ( 28) raccordé à ce capteur acoustique ( 26), un étage comparateur ( 32, 36) et un dispositif d'alarme. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étage comparateur est constitué par un analyseur de fréquence à bande étroite ( 32) et par une calculatrice ( 36).