Brevet FR2579120A1 — publié le 19860926

-1 PROCEDE ET DISPOSITIF DE MISE EN MARCHE AUTOMATIQUE D'UNE INSTALLATION DE COULEE CONTINUE L'invention concerne un procédé et un dispositif de mise en marche automatique d'une installation de coulée continue, dans laquelle notamment de l'acier en fusion provenant d'un récipient intermédiaire est versé, par la fermeture réglable d'une buse de coulée, dans une lingotière de coulée continue, et le niveau de remplissage effectif montant dans celle-ci est régulé le long d'une courbe prédéterminée de début de coulée et amené à un niveau de remplissage théorique qui est maintenu pendant la coulée, au moyen de dispositifs de mesure et de régulation, les moyens d'entraînement de la veine métallique coulée intervenant à un niveau de remplissage effectif prédéterminé. Le brevet allemand DE 32 21 708 concerne déjà un tel procédé et le dispositif s'y rapportant. Dans ce brevet, le remplissage de la lingotière vide avec du métal en fusion s'effectue, au-dessus de la veine métallique de démarrage, en deux phases, à savoir une phase de remplissage intermittent A-B et une phase de remplissage continu B-D. Dans la phase A-B, le remplissage progresse "par gorgées", par une opération continuelle d'ouverture et d'obturation de la fermeture de la buse de coulée situéesur le récipient intermédiaire, tandis que pendant -la phase B-D, le remplissage a lieu de manière continue. Les deux processus de remplissage A-B et B-D sont commandés le long d'une courbe de coulée (caractéristique de temps) pré-programmée, dans laquelle des comparaisons entre des valeurs théoriques de niveau de bain introduites et les niveaux effectifs de remplissage, mesurés à chaque fois par un appareil de mesure optique de niveau, sont effectuées avec des corrections correspondantes sur la 257912C fermeture de la buse de coulée. La fermeture complète répétée lors de la phase de remplissage A-B commençant par une opération d'ouverture est prévue afin d'obtenir une stabilisation du niveau du bain entre les "gorgées" de métal coulé, afin de déterminer le niveau de remplissage effectif. Il s'agit d'un processus relativement compliqué qui est non seulement une cause de fatigue de la fermeture de la buse du récipient intermédiaire, notamment pour ses pièces d'usure réfractaires, mais qui, en plus, demande du temps. A cela s'ajoute le fait que, notamment lors de l'utilisation d'une fermeture à coulisse pour fermer la buse de coulée pendant le régime d'ouverture intermittente réalisé avec des valeurs d'ouverture constantes, sans toutefois ouvrir complètement la fermeture, le passage du métal liquide risque de se boucher lors du début de la coulée, malgré le préchauffage du récipient intermédiaire et de la fermeture de la buse de coulée. En outre, la fermeture de la buse de coulée est maintenue fermée pendant que l'on verse du métal -en fusion dans le récipient intermédiaire. Par ailleurs, en pratique les dispositifs de mesure optiques n'ont pas fait leurs preuves dans ce domaine de la coulée. La présente invention a pour but de simplifier le processus de démarrage de la coulée, et le dispositif s'y rapportant, et d'améliorer en même temps la fiabilité du fonctionnement. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que la fermeture de la buse de coulée est complètement ouverte lors du début de la coulée dans le récipient intermédiaire, et que le niveau de remplissage effectif montant dans la lingotière, lorsqu'il est à un premier plan de signal, provoque la mise de la fermeture de la buse à une position de restriction prédéterminée, après quoi la suite de la montée du niveau de remplissage effectif est contrôlée et éventuellement corrigée, en un deuxième plan de signal d'une caractéristique de temps fixée à l'avance, par modification appropriée de ladite position de restriction de la fermeture de la buse. Ainsi, lors du chargement du récipient intermédiaire, du métal en fusion franchit immédiatement la fermeture de la buse de coulée pour aller dans la lingotière, sans qu'il y ait lieu de redouter que le niveau ascendant du bain ait une influence susceptible de compromettre les valeurs de mesure, le passage du niveau ascendant du bain au niveau de remplissage théorique ayant lieu de manière progressive et déterminée, avec seulement un contrôle et un positionnement correct au moyen d'un plan de signal unique et simple. Ainsi, d'une part la veine métallique neuve dispose d'un temps suffisant pour se solidifier et, d'autre part, pendant ce temps, la température de la fermeture de la buse de coulée est portée à une valeur suffisamment proche de la température de fonctionnement, grâce à l'écoulement d'une quantité suffisante de métal en fusion. On évite donc ainsi les détériorations de la veine métallique par arrachement et l'obturation de la section de passage de la fermeture de la buse par solidification du métal, autrement dit on satisfait aux conditions nécessaires à une mise en marche optimale. En principe, la position de restriction de la fermeture à coulisse, et la progression ainsi provoquée de l'ascension du niveau de remplissage effectif, ainsi que l'instant d'activation des moyens d'extraction de la veine métallique sont des fonctions du processus de solidification de la veine métallique dans la lingotièere et du processus d'échauffement au sein de la fermeture à coulisse, qui dépendent de la section transversale de la veine métallique et des caractéristiques physiques du métal en fusion. Des chronologies ou caractéristiques de temps pour les étapes du procédé sont donc fixées pour chaque format de veine métallique, en adoptant comme critères- limites la minimalisation du temps d'ouverture totale de la fermeture de la buse de coulée et la nécessité d'éviter le remplissage excessif de la lingotière. Dans un mode mise en oeuvre préféré du procédé dit de "démarrage ouvert" de la coulée, selon l'invention, on opère avantageusement de manière à passer de la régulation du niveau effectif au moyen de plans de signaux le long de la caractéristique de temps à une régulation du niveau de remplissage théorique effectuée à l'intérieur d'une zone de mesure, et ce passage est accompli en faisant progresser la restriction de la fermeture de la buse jusqu'à la position de fonctionnement, cela à -un plan de signal de la zone de mesure. Cette combinaison de régulation le long d'une caractéristique de temps présentant un unique plan de signal de contrôle, à laquelle succède une régulation de zone de mesure initialisée, dans la zone du niveau de remplissage théorique, en faisant progresser la restriction de la fermeture de la buse de coulée pour la mettre à la position de fonctionnement, contribue sensiblement à la fiabilité du déroulement du processus de démarrage de la coulée. Dans la position de fonctionnement, la fermeture de la buse de coulée prend une position dans laquelle des ordres d'ouverture et de fermeture peuvent contribuer de manière égale au maintien du niveau de remplissage théorique. Selon d'autres caractéristiques, l'invention prévoit en outre que, notamment lors de la coulée de veines de métal de grande section, le démarrage de l'extraction de la veine métallique a lieu en même temps que la restriction de la fermeture de la buse progresse jusqu'à la position de fonctionnement. Par contre, dans le cas des veines métalliques de petite section, il est avantageux que le démarrage de l'extraction de la veine métallique ait lieu dans -la région terminale de la caractéristique de temps, au cours de la suite de laquelle on tient compte de l'influence de la vitesse d'extraction de la veine métallique. Il est en outre avantageux que la position de restriction de la fermeture de la buse de coulée, se situant au début de la caractéristique de temps, intervienne dans une plage comprise entre 25 et 65 % du niveau de remplissage de la lingotière et que la restriction soit alors, en pourcentage de l'ouverture complète, de 5 à 30 % avec des lingotières pour billettes ou petits blooms, et de 15 à 50 % avec des lingotières pour grands blooms ou brames. De telles plages de valeurs permettent de faire face à tous les formats de veine métallique. Un dispositif de mesure, qui s'est avéré avantageux pour la mise en oeuvre du procédé, présente, en dessous des moyens de mesure servant à contrôler le niveau de remplissage théorique, des thermo-éléments ou capteurs de température qui opèrent en tant que postes de mesure ponctuels pour les plans de signaux et sont situés dans la paroi de la lingotière. Un tel dispositif convient particulièrement bien lorsque l'emplacement disponible est très restreint, ce qui est généralement le cas au voisinage de la lingotière. Les avantages. et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant au dessin annexé dont les figures représentent: - la figure 1, le schéma de principe d'une installation de coulée continue; - la figure 2, une vue détaillée du poste de mesure 13 selon la figure 1; - la figure 3, un diagramme de démarrage de l'installation; - la figure 4, des positions d'une fermeture de buse de coulée aménagée en fermeture à coulisse; et la figure 5, un deuxième exemple d'exécution d'un programme de mise en marche. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un récipient intermédiaire à remplir au moyen d'un jet de coulée la. De l'acier à l'état fondu est amené de ce récipient intermédiaire, de manière dosée par une fermeture réglable de buse de coulée réalisée sous forme de fermeture à coulisse 2 suivie d'un tube de coulée 3, à une lingotière de coulée continue 4 refroidie par eau. A cette fin, la plaque-coulisseau 5 de la fermeture 2 est mécaniquement couplée, sans jeu, à un organe positionneur 6 dont la position est constamment captée par un capteur de position 7. Par son extrémité libre, le tube de coulée 3 pénètre dans la lingotière 4 dont le niveau de remplissage théorique 8 à l'intérieur d'une zone de mesure 9 est surveillé au moyen d'un dispositif de mesure constitué par un radiateur à tige 10 et un compteur 11. En dessous du dispositif 10,11, des postes de mesure ponctuels 12 et 13, séparés par un intervalle vertical, sont prévus sur la lingotière 4. Comme on peut le voir sur la figure 2, ils présentent des capteurs de température 14 amoviblement montés dans la paroi de la lingotière 4. Pour l'essentiel, ces capteurs de température sont constitués par: un thermoélément 15 qui-est de préférence une thermistance à coefficient de température négatif ou positif, une gaine 16 chargée par un ressort de compression, un raccord 17 et un connecteur électrique 18. La lingotière 4 est d'abord suivie de moyens de refroidissement secondaire, non représentés afin de simplifier, puis d'un extracteur de veine métallique 20 saisisant la veine froide 19 et présentant des rouleaux entraîneurs 21 et leurs moyens d'entraînement 22, ainsi qu'un régulateur d'entraînement 23 et un tachymètre 24. Les valeurs mesurées par ce dernier sont fournies, d'une part, au régulateur d'entraînement 23 et, d'autre part, à un calculateur de processus 25 qui reçoit et traite en outre les valeurs de mesure suivantes: celles du capteur de position 7 contrôlant le degré d'ouverture de la fermeture à coulisse 2; celles du compteur 11 du dispositif de mesure 10,11; et celles des postes de mesure 12 et 13. Le calculateur 25 fournit des ordres de commande à l'organe positionneur 7 de la fermeture à coulisse 2 et au régulateur 23 de l'extracteur 20 de la veine métallique. En cet endroit, la vitesse d'extraction est posée comme constante, ce qui signifie qu'à vitesse inchangée d'extraction de la veine métallique par sa partie froide 19, le niveau de remplissage théorique 8 dans la lingotière 4 est régulé de manière prédominante du seul côté amont, au moyen de la fermeture à coulisse 2, tandis que si les conditions de coulée sortent de l1a plage de régulation de la fermeture à coulisse 2, une influence est alors exercée sur la vitesse d'extraction, à savoir par le régulateur d'entraînement 23 de l'extracteur 20 de la veine métallique. La figure 3 illustre la mise en marche d'une installation en considérant le cas d'un bloom ou bloc initial ayant une longueur d'arête de 230 x 230 mm. Au début de la coulée, la veine froide 19 est. rentrée, l'entraînement d'extraction 22 est arrêté, et la fermeture à coulisse 2 est en position d'ouverture complète selon la figure 4a, de sorte qu'il s'établit, au- dessus de la veine froide 19, un niveau de remplissage effectif 26 selon la figure 1, lequel monte rapidement au niveau du plan de signal du point de mesure 12 et déclenche ainsi le début de la rétraction de la fermeture à coulisse 2 à une position de restriction selon la figure 4b. Il en résulte que la vitesse de montée du niveau effectif 26 diminue et est en même temps pilotée le long d'une caractéristique de temps 27 fixée dans le calculateur de processus 25, jusqu'à ce que le plan inférieur 28 (plan de signal) de la zone de mesure 9 soit atteint. A ce moment là, le démarrage 29 des moyens d'extraction 20 de la veine métallique a lieu, et la marche de coulée normale est en même temps établie avec le rentrage de la fermeture à coulisse 2 à sa position de marche selon la figure 4c, pour réguler au niveau théorique 8 le niveau de remplissage à l'intérieur de la zone de mesure 9. Le niveau de remplisage théorique 8 est atteint après environ 30 secondes, tandis que le démarrage 29 de l'entraînement d'extraction 22 a lieu après vingt secondes environ, et la vitesse de montée du niveau de remplissage effectif 26 diminue déjà après cinq secondes. Les endroits importants, 29 et 12, sont situés à peu près à 81 % et 35 % de la plage de niveau de - remplissage (égale à 100 %) disponible dans la lingotière 4, au-dessus de la veine métallique froide 19. Pour le contrôle du déroulement de la caractéristique de temps prédéterminée 27, on utilise le plan de signal du poste de mesure 13 o le niveau de remplissage effectif 26 est contrôlé quant à la précocité ou au retard de son occurrence. S'il y a des écarts de temps, tels que par exemple tF ou tS, l'organe positionneur 6 de la fermeture à coulisse 2 est alors commandé pour exécuter des mouvements de positionnement appropriés à l'exécution d'une correction. Dans le cas des veines métalliques à section plutôt faible, la solidification améliorée dans la lingotière 4' permet d'obtenir des temps de mise en marche plus courts, comme illustré par la figure 5 selon laquelle l'oscillation au voisinage du niveau de remplissage théorique 8' est déjà terminée au bout de 20 secondes. Ici, le démarrage 29' de l'entraînement 22 des moyens 20 d'extraction de la veine métallique s'effectue dès avant que le niveau de remplissage effectif- 26 atteigne le plan inférieur de signal de la zone de mesure 9'. Cela est obtenu au moyen d'un poste de mesure supplémentaire 31, ponctuel, qui, tout comme les postes de mesure 12' et 13', est constitué par un capteur de température 14. REVENDICATIONS: 1. Procédé de mise en marche automatique d'une installation de coulée continue, dans laquelle notamment de l'acier en fusion provenant d'un récipient intermédiaire est versé, par la fermeture réglable d'une buse de coulée, dans une lingotière de coulée continue, et le niveau de remplissage effectif montant dans celle-ci est régulé le long d'une courbe prédéterminée de début de coulée et amené à un niveau de remplissage théorique qui est maintenu pendant la coulée, au moyen de dispositifs de mesure et de régulation, les moyens d'entraînement de la Veine métallique coulée intervenant à un niveau de remplissage effectif prédéterminé, caractérisé en ce que la fermeture (2) de la buse de coulée est complètement ouverte lors du début de la coulée dans le récipient intermédiaire (1), et en ce que le niveau de remplissage effectif (26) montant dans la lingotière (4), lorsqu'il est à un premier plan de signal (12), provoque la mise de la fermeture (2) de la buse à une position de restriction prédéterminée, après quoi la suite de la montée du niveau de remplissage effectif (26) est contrôlée et éventuellement corrigée, en un deuxième plan de signal (13) d'une caractéristique de temps fixée à l'avance (27), par modification appropriée de ladite position de restriction de la fermeture de la buse. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on passe de la régulation du niveau effectif (26) au moyen de plans de signaux (12,13) le long de la caractéristique de temps (27) à une régulation du niveau de remplissage théorique (8) effectuée à l'intérieur d'une zone de mesure (9), et en ce que ce passage est accompli en faisant progresser la restriction de la fermeture (2) de la buse jusqu'à la position de 1 1 fonctionnement, cela à un plan de signal (28) de la zone de mesure (9). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le 'démarrage (29) de l'extraction (20) de la veine métallique a lieu en même temps que la restriction de la fermeture (2) de la buse progresse jusqu'à la position de fonctionnement. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le démarrage (29') de l'extraction (20) de la veine métallique a lieu dans la région terminale de la caractéristique de temps (27), au cours de la suite de laquelle on tient compte de l'influence de la vitesse pour l'extraction (20) de la veine métallique. 5. Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la position de restriction de la fermeture (2) de la buse de coulée intervient dans une plage comprise entre 25 et 65 % du niveau de remplissage (30, 30') de la lingotière (4) et vaut, en pourcentage de l'ouverture complète, de 5 à 30 % avec des lingotières pour billettes ou petits blooms, et de 15 à % avec des lingotières pour grands blooms ou brames. 6. Dispositif de mise en oeuvre du procédé avec des moyens de mesure et de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en dessous de moyens de mesure (10, 11), opérant linéairement sur une zone de mesure (9) et servant à contrôler le niveau de remplissage théorique (8), sont agencés des capteurs de température (14) qui opérent en tant que postes de mesure ponctuels pour les plans de signaux (12, 12', 13, 13', 31) et sont situés dans la lingotière (4).