Brevet FR2555079A1 — publié le 19850524

La présente invention a pour objet un procédé pour modifier la largeur d'un produit de coulée continue à sec- tion rectangulaire, tel qu'une brame, sans interrompre la coulée, par déplacement d'au moins un petit côté de la lingotière. Dans tous les procédés connus de changement de lar- geur en marche, la vitesse de déplacement du ou des petits côtés est prédéterminée pour toute la durée du déplacement, de sorte que la longueur du tronçon à largeur variable du produit coulé, appelé tronçon de transition, dépend de la vitesse d'extraction du produit coulé. Il n'est pas pos- sible d'obtenir un tronçon de transition de longueur pré- déterminée si la vitesse d'extraction varie accidentelle- ment pendant le changement de largeur. Or il est très important, pour réduire les pertes et faciliter les opé- rations de laminage, de pouvoir imposer une longueur donnée au tronçon de transition. Le but de la présente invention est de fournir un procédé de changement de largeur d'un produit de coulée continue, sans interruption de la coulée, permettant de produire un tronçon de transition de longueur imposée quelle que soit l'évolution de la vitesse d'extraction du produit coulé pendant le changement de largeur. Le procédé objet de la présente invention est carac- térisé en ce qu'on commande les déplacements du petit côté en fonction de la longueur du produit coulé depuis le début du changement de largeur de façon que le tronçon de tran- sition du produit coulé ait une longueur prédéterminée quelle que soit l'évolution de la vitesse d'extraction du produit coulé pendant le changement de largeur. La relation entre l'abscisse d'un point quelconque du petit côté de la lingotière, notamment les points d'attache des vérins à vis utilisés pour déplacer le petit côté,' et la longueur du produit coulé pourra être un polynome. En particulier, ce pourra être une relation linéaire. En général, on prévoiera plusieurs phases pour dépla- cer le petit côté de sa position initiale à sa position finale, et les relations entre l'abscisse d'un point quel- - 2- conque du petit côté et la longueur du produit coulé seront différentes d'une phase à l'autre. On pourra en particulier, au début de l'opération de changement de largeur, incliner le petit côté par rapport à sa position initiale d'un an- gle U correspondant en grandeur et en signe à la pente de la petite face du tronçon de transition, de forme trapé- zoidale, puis lui faire subir une rotation de grand rayon et, en fin d'opération, le redresser pour l'amener dans sa position finale. La phase intermédiaire pourra être une rotation autour d'un axe confondu avec l'intersection des plans définis par la face intérieure du petit côté lorsque celui-ci se trouve dans ses positions initiale et finale, respectivement, ou d'un axe confondu avec l'in- tersection des plans définis par la face intérieure du petit côté lorsque celui ci se trouve dans les positions intermédiaires faisant l'angle V avec ses positions ini- tiale et finale, respectivement, ou d'un axe parallèle à ces axes et situé au voisinage de ceux-ci. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on pourra, par exemple, mesurer pendant toute la durée de l'opération de changement de largeur la longueur de produit coulé, cal- culer périodiquement, à des instants séparés par des in- tervalles de temps très courts, la distance dont doit être déplacé le petit côté pendant l'intervalle de temps sui- vant l'instant considéré à partir de la longueur du pro- duit coulé depuis le début de l'opération augmentée de la longueur coulée pendant l'intervalle de temps précédant l'instant considéré, commander le déplacement du petit côté sur la distance calculée, puis à l'instant suivant comparer la longueur réelle du produit coulé pendant l'intervalle de temps qui vient de s'écouler à la longueur du produit coulé pendant l'intervalle de temps précédent et si elles diffèrent corriger de la valeur correspondant à cette différence la nouvelle distance de déplacement du petit côté calculée à cet instant. La description qui suit se réfère aux dessins qui l'accompagnent et illustrent, à titre d'exemple non-limi- tatif, quelques modes de mise en oeuvre de l'invention. - 3 - Sur ces dessins: La figure 1 est une vue partielle, en coupe, d'une lingotière conçue pour la mise en oeuvre de l'invention; La figure 2 est un schéma montrant les phases succes- sives de l'opération d'élargissement de la cavité d'une lingotière à brames suivant le procédé de l'invention; La figure 3 représente le tronçon de brame produit pendant cet élargissement; La figure 4 est un schéma illustrant l'opération de rétr6cissement de la cavité d'une lingotière suivant le procédé de l'invention; et La figure 5 représente le tronçon de brame produit pendant ce rétrécissement. Les lingotières de coulée continue utilisées pour la production de branmes sont constituées par un chassis 10 en forme de cadre supportant quatre plaques formant les cotés de la lingotière. Les plaques 12 constituant les petits côtés sont normalement serrées entre les plaques 14 constituant les grands côtés par des moyens de pression, tels que vérins ou ressorts. Lorsque ces moyens sont ren- dus inactifs, les petits côtés peuvent être déplacés pour régler la largeur de la cavité de la lingotière et, par conséquent, des brames produites. Pour supporter et déplacer chaque petit côté, on utilise deux vérins à vis 16 montés sur le chassis 10 et dont un élément, vis ou écrou, est articulé par son extrémité sur la face extérieure du petit côté; l'autre élément des vérins est accouplé A un servo- moteur électrique 18 dont la rotation est commandée par un automate programmable, un microprocesseur ou un calcu- lateur 20. Sur la figure 2, onareprosenté schématiquement les positions successives d'un petit côt6 de lingotière qui est déplacé, en s'éloignant de l'axe XX' de la cavité de la lingotière, pour élargir cette dernière. Lorsque la cavité de la lingotière est courbe, l'axe X'-X représente la trace sur le plan de figure, c'est-A-dire sur le plan médian pa- rallèle aux grandes faces de la lingotière, du plan conte- nant l'axe de la cavité de la lingotière. Dans ce qui suit, -4 lorsqu'on se référera à l'axe X-X' il s'agira, le cas échéant, du plan contenant cet axe. La droite A-A3 repré- sente le bord inférieur de la lingotière et la droite B-B3 le niveau de la surface libre du métal dans la lingotière. Initialement, le petit côté se trouve dans la posi- tion A-B; il est incliné d'un angle" coulé due à son refroidissement en lingotière; cette incli- naison permet de maintenir le petit côté de la lingotière en contact avec les petites faces du produit coulé pra- tiquement sur toute la hauteur de la lingotière et, par conséquent, de-réduire les risques de percées. On a démon- tré et vérifié par l'expérience que cette inclinaison est telle que le prolongement de la trace du petit côté passe toujours par un point fixe 0, appelé centre de conicité, pour toutes les largeurs du produit coulé que l'on est capable de produire industriellement. Pendant la première phase, le petit côté est amené par rotation autour d'un axe 01 situé au-dessous de la lingotière de la position initiale AB à la position A1B1 telle que son plan fasse avec le plan perpendiculaire au plan de la figure et dont la trace sur celui-ci est B.O un angle V dont la tangente est égale à la pente des pe- tites faces du tronçon de transition du produit coulé (voir figure 3). Cet angle dépend de la longueur du tronçon de transition et de la variation de largeur que l'on s'est imposé. La position de l'axe de rotation 0 est choisie de façon à limiter à une valeur acceptable, par exemple lmm, le jeu entre le petit côté et la petite face du pro- duit coulé et/ou la compression de cette dernière par le petit côté, sur toute la hauteur de la lingotière. Pendant une seconde phase, on fait pivoter le petit côté autour d'un axe perpendiculaire au plan de la figure et passant par O pour l'amener dans la position A2B2. Cet axe est en fait l'intersection de tous les plans définis par la face intérieure du petit côté lorsqu'il est en position normale de coulée, pour différentes largeursde lingotière. -5- Pendant la dernière phase on fait pivoter le petit côté autour d'un axe 02' situé au niveau de la surface libre du métal dans la lingotière ou au voisinage de celui-ci, pour l'amener dans la position finale choisie A3B3. Dans cette position, le petit côté est incliné d'un angle du produit coulé et/ou la compression de cette dernière. Pendant les trois phases de l'opération, le petit côté est déplacé en fonction de la longueur du produit coulé. C'est-à-dire que l'abscisse xi, compté à partir de l'axe X'-X, d'un point quelconque du petit côté est lié à la longueur 1 de produit coulé depuis le début de la première phase par une relation xi = f(l), f étant un polynome de degré au plus égal à six. En pratique on utilisera chaque fois que cela sera possible une fonction linéaire de la forme xi, = al + b, a et b étant des paramètres différents d'une phase à l'autre et qui peuvent changer au cours d'une même phase. Les mouvements du petit côté sont commandés par les vérins 16 dont la marche est controlée par l'automate ou le calculateur 20 qui leur impose des lois de déplacement linéaire, les déplacements des deux vérins restant pen- dant chaque phase dans un rapport constant qui dépend de la position choisie pour l'axe de rotation. Si est relativement petit, par exemple inférieur à 0,005 rd, on utilisera la même relation xi = a l + b1 a1 et b1 étant des constantes, pendant toute la première phase. Si t est plus grand, il pourra être nécessaire de changer les paramètres a et b une ou plusieurs fois pen- dant la première phase (a'l, b'1 - a"t, b"a,...) de telle sorte que le déplacement du petit côté soit relativement lent au début de cette première phase, puis plus rapide. De même, dans la dernière phase, on utilisera des paramètres a3 et b3 constants si v est petit et, dans le cas contraire, on changera de paramètres (a'3,b' - a"3,b".3 - 6 - -6- 2 55079 de telle sorte que le déplacement du petit côté soit relativement rapide au début de cette phase puis plus lent. Pendant la seconde phase, les paramètres a2 et b resteront constants. Pour la mise en oeuvre du procédé, on mesure en con- tinu la longueur du produit coulé, par exemple au moyen d'un galet 22 appliqué sur une face du produit coulé et associé à un codeur qui délivre des impulsions dont le nombre est proportionnel au nombre de tours du galet et, par conséquent, à la longueur du produit coulé. Avant tout changement de largeur, l'opérateur in- troduit dans l'automate 20 les valeurs imposées pour la variation de largeur et la longueur du tronçon de tran- sition. A partir de ces valeurs, qui permettent de définir l'angle Y, l'automate sélectionne dans un fichier les valeurs des paramètres a1, bI1 -éventuellement a'1i, b'1, a"1 b"1 - a2 b2, a3 et b3 - éventuellement a', b'3, a'....a2 ' 3'' a" b"3.._ Le calculateur ou l'automate, qui est équipé d'un centre de calcul, calcule à partir du moment o l'ordre de changement de largeur est donné, et à intervalles de temps réguliers et très courts, par exemple cinq secondes, les déplacements à imposer aux deux vérins 16 pendant l'intervalle de temps qui suit l'instant considéré. A l'instant tn, l'automate calcule les abscisses d'un point de référence de chacune des vis qui correspondent à la position que devra atteindre le petit côté à l'instant tn + 1' Pour cela il remplace 1, dans la relation al + b sélectionnée en fonction de la position du petit côté ou de la longueur du produit coulé, par la valeur mesurée par le galet 22 depuis le début du changement de largeur augmentée d'une longueur 4ln égale à la longueur coulée pendant l'intervalle de temps tn - tn. En utilisant les abscisses calculées comme valeur de consigne, les servo-moteurs 18 amènent le petit côté à la position ainsi déterminée à l'instant tn + 1. Si la vitesse d'extraction du produit coulé change pendant l'intervalle de temps tn + 1 - tnt la longueur - 7 - 2555079 tln + 1 du produit coulé pendant cet intervalle ne sera pas égale à ln et la position du petit c8t6 devra être n corrigée. Pour cela, l'automate calculera, à l'instant tn + Il les abscisses corrig6es, à partir de la longueur r6elle du produit coulé jusqu'à cet instant, puis les différences eitre les abscisses r6elles et les abscisses corrigées et corrigera en conséquence les nouvelles abscis- ses calculées pour l'instant tn + 2 Pendant la seconde phase, la rotation du petit côté peut se faire autour d'un axe 0' confondu avec l'inter- section des plans définis par la face intérieure du petit côté lorsqu'il se trouve dans les positions A1B1 et A2B2, respectivement, ou autour d'un axe voisin de 0 ou de 01o Pour diminuer la largeur du produit coulé, (figures 4 et 5) on opère de la même façon en faisant basculer le petit côté vers l'intérieur de la lingotière d'un angle égal à la pente des petites faces du tronçon de transition du produit coulé au début de l'opération, puis en le faisant pivoter autour d'un axe défini comme dans le cas précédent et passant par 0 ou 0' ou voisin de ceux-ci et enfin en redressant le petit côt6 par rotation autour d'un axe 02 situé au voisinage du niveau de la surface libre du m6tal liquide dans la lingotière. Généralement, on déplacera les deux petits côtés de la lingotière simultanément et de façon sym6trique par rapport à l'axe X'X de la lingotière. -8 - REVEND I C A T I ONS S 1. Procédé pour changer la largeur d'un produit de coulée continue à section rectangulaire, sans interrompre la coulée, par déplacement d'au moins un petit côté de la lingotière, caractérisé en ce qu'on commande les déplacements du petit côté en fonction de la longueur du produit coulé depuis le début de l'opération de changement de largeur de fa- çon que la zone de transition du produit coulé ait une longueur prédéterminée quelle que soit l'évolution de la vitesse d'extraction du produit coulé pendant cette opé- ration. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant une partie au moins de l'opération de changement de largeur, la relation entre l'abscisse d'un point quel- conque du petit côté de la lingotière, compté à partir de l'axe longitudinal de la cavité de la lingotière, et la longueur du produit coulé est un polynome. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pendant une partie au moins de l'opération de changement de largeur, l'abscisse d'un point quelconque du petit côté de la lingotière est une fonction linéaire de la longueur du produit coulé. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, au début de l'opération de chan- gement de largeur, on incline le petit côté vers l'inté- rieur ou l'extérieur de la lingotière, suivant que l'on veut diminuer ou augmenter la largeur du produit coulé, d'un angle (V) égal à la pente des petites faces de la zone de transition du produit coulé, et, en fin d'opération, on redresse le petit côté pour l'amener dans sa position finale. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on incline d'abord le petit côté de l'angle P en le - 9 - faisant pivoter autour d'un axe (0O) situé légèrement au- dessous de la lingotière pour l'amener de sa position ini- tiale dans une première position intermédiaire, puis on le déplace en le faisant pivoter autour d'un deuxième axe (0, 0') situé au-dessous de la lingotière et beaucoup plus éloigné de celle-ci que le premier pour l'amener dans une seconde position intermédiaire et enfin on redresse le petit côté en le faisant pivoter autour d'un axe (02) situé au niveau de la surface libre du métal dans la lingotière ou au voisinage de celui-ci pour l'amener dans sa position finale. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que, pendant la première phase de l'opération de changement de largeur, on incline le petit côté de telle sorte que son déplacement soit relativement lent au début de cette première phase, puis plus rapide. 7. Procédé selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que, pendant la dernière phase de l'opération de changement de largeur, on redresse le petit côté de telle sorte que son déplacement soit relativement rapide au début de cette dernière phase, puis plus lent. 8. Procédé selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que l'on amène le petit côté de la première position intermédiaire (A1 B1) à la seconde position intermédiaire (A2 B2) en le faisant pivoter autour d'un axe (0) confondu avec l'intersection des plans définis par la face inté- rieure du petit côté lorsqu'il se trouve dans les positions initiale (AB) et finale (A3 B3), respectivement, ou situé au voisinage de cette intersection. 9. Procédé selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que l'on amène le petit côté de la première position intermédiaire (A1 B 1) à la seconde position intermédiaire (A2 B2) en le faisant pivoter autour d'un axe (0') confondu avec l'intersection des plans définis par la face intérieure _ 1O - 2555079 du petit côt6 lorsqu'il se trouve dans les première et seconde positions intermédiaires, respectivement, ou si- tu6 au voisinage de cette intersection. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce qu'on mesure en permanence pendant toute la durée de l'opération de changement de largeur, la longueur du produit coulé, on calcule pério- diquement, à des instants séparés par des intervalles de temps très courts, la distance dont doit être déplacé le petit côté pendant l'intervalle de temps suivant l'instant considéré à partir de la longueur du produit coulé depuis le début de l'opération augmentée de la longueur coulée pendant l'intervalle de temps précédent l'instant considéré, on commande le déplacement du petit côté sur la distance calculée, puis à l'instant suivant on compare la longueur réelle du produit coulé pendant l'intervalle de temps qui vient de s'écouler à celle du produit coulé pendant l'in- tervalle de temps précédent et si elles diffèrent on corrige de la valeur correspondant à cette différence la nouvelle dis- tance de déplacement du petit côté calculée à cet instant.