Brevet FR2583249A1 — publié le 19861212

Dispositif de réchauffage inductif de rives d'un produit métallurgique et inducteur à entrefer variable. L'invention concerne le réchauffage inductif des rives d'un produit métallurgique, et notamment des rives d'ébauches de produit plat sur un train à bande. Après sa sortie du train dégrossisseur et avant de s'engager dans le train finisseur, l'ébauche séjourne environ 1 min à 1 min 30 sur la table d'attente. Ses dimensions moyennes sont alors couramment de 30 à 50mm d'épaisseur, I à 2m de largeur et jusqu'à 70m de longueur. En plus d'un refroidissement global important (de l'ordre de 100 C), on observe un refroidissement préférentiel des rives dû à une plus grande surface d'échange à ces endroits (effet d'ailette). On s'aperçoit que la zone "affectée" par le refroidissement localisé peut s'étendre sur une distance de plus de 70mm à partir d'un bord et que l'écart de température moyenne sur l'épaisseur atteint environ 750C G sur cette distance, la température moyenne restant à peu près constante au delà et jusqu'à 70mm de l'autre bord. Ce refroidissement localisé induit trois inconvénients majeurs: - pour maintenir une température minimale en tout point de la bande au train finisseur (température de fin de laminage), il convient de surchauffer la brame au four de réchauffage. - un profil thermique hétérogène en fin de laminage conduit à des caractéristiques métallurgiques non homogènes sur la largeur de bande. - les rives froides entraînent une usure plus marquée des cylindres du train finisseur et ce phénomène implique des contraintes d'ordonnancement dans la mise en fabrication des bandes (cône de laminage). Cette règle est une des limites à la progression de l'enfournement chaud. Des problèmes analogues se posent pour le laminage des tôles fortes. La mise en place d'un tunnel sur la table d'attente pourrait atténuer le gradient de température en rive en freinant le refroidissement global de l'ébauche. De plus, l'adjonction de brûleurs réchauffant préférentiellement les bords diminuerait de façon plus marquée le gradient thermique en rive. Cependant, ce chauffage par flamme ne permet pas de répartir un profil de puissance adapté au problème. Il a déjà été proposé, pour effacer les hétérogénéités des rives, un réchauffage localisé par induction, avec des inducteurs à culasse magnétique en forme de U disposés sur et sous les rives d'ébauche: le produit défile dans l'entrefer constitué entre deux inducteurs superposés dont les pôles magnétiques de polarité contraire se font face. Le but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif de réchauffage inductif plus performant que le dispositif connu. Le dispositif conforme à l'invention se caractérise en ce que les inducteurs sont des inducteurs à culasse magnétique en forme de C disposés latéralement à cheval sur le trajet des rives, et pourvus de moyens de réglage de l'entrefer. On sait que l'entrefer, correspondant schématiquement à la distance parcourue hors culasse par le champ magnétique, en supposant que celui-ci suit le chemin privilégié que lui imposent les culasses, est le facteur essentiel du rendement électrique de l'inducteur. C'est pourquoi on cherche à minimiser ce paramètre. Or, si on se fixe des contraintes mécaniques identiques pour le dispositif de réchauffage connu et le dispositif de l'invention, c'est-à- dire une même distance ébauche-pôle magnétique, avec une isolation thermique identique des pâles, il est clair que l'entrefer entre les deux paires de pâles de l'inducteur en U est deux fois plus important que l'entrefer entre les deux pôles de l'inducteur en C conforme à l'invention. Le rendement de celui-ci est donc meilleur. A titre d'exemple, les rendements ont été établis expérimentalement pour les deux dipositifs, dans des conditions identiques (ébauche de 40mm d'épaisseur, isolation thermique de 15mm, distance produit- isolation de 15mm): le rendement est de 60% pour l'inducteur en C, et d'environ 50% pour l'inducteur en U. De plus, pour les inducteurs en U, l'induction se -répartit sur la paire de pôles; pour un même nombre d'ampères- tours de bobines, l'induction est donc moins concentrée et le profil de puissance induite plus diffus qu'avec les inducteurs en C conformes à l'invention. Grâce aux moyens de réglage de l'entrefer dont ils sont dotés, les inducteurs de l'invention peuvent s'adapter spécifiquement à la géométrie du produit métallurgique à réchauffer. Dans leur forme la plus avantageuse, les moyens de réglage de la largeur de l'entrefer comportent des moyens d'articulation des deux branches des inducteurs en C, et des moyens de réglage de l'ouverture desdites branches articulées. Les moyens de réglage de l'ouverture des branches articulées comportent un vérin asservi à un ensemble de capteurs de position du produit métallurgique. De la sorte, il est possible, en combinaison avec un guidage latéral des inducteurs, d'escamoter ceux-ci au passage de la tête et de la queue de bande généralement incurvées. Dans un exemple particulier de réalisation, l'inducteur conforme à l'invention est constitué par un feuilleté serré entre deux flasques dans lesquels sont logés deux demi-axes d'articulation qui ne traversent pas le feuilleté, un faible jeu demi-cylindrique subsistant entre les feuilletés des branches supérieure et inférieure de l'inducteur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci-après faisant référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente en perspective sch6matique un mode de réalisation d'inducteur en C articulé, - la figure 2 représente en perspective une implantation d'inducteurs en C articulé dans une installation de réchauffage - des rives d'ébauche, - la figure 3 représente schématiquement an vue latérale le dispositif d'actionnement de l'inducteur en C articulé, - la figure 4 est une section IV-IV de l'inducteur de la figure 3, - les figures 5A et 5B sont deux vues schématiques montrant les étapes de mise en place des inducteurs en C articulé, - la figure 6 est une vue latérale schématique montrant un autre mode de réalisation d'inducteur à entrefer variable. L'inducteur I est constitué d'une culasse 2,3 en C munie de deux bobines 4 et 5 placées en vis-à-vis et alimentées en courant alternatif. Un produit métallurgique an bande 6 défile dans le sens de la flèche 7 dans l'entrefer de l'inducteur 1 (espace séparant les deux pôles du C). Les rives de la bande 6 sont réchauffées par les courants de Foucault qui s'y développent. Une protection thermique 23 est prévue (fig.3) pour protéger les pôles. La culasse 2,3 est constituée de deux demi-carcasses 2 et 3 articulées autour d'un axe 8 situé sensiblement au milieu du corps du C. Les feuilletés 2a et 3a des demi-carcasses supérieure 2 et inférieure 3 sont serrés entre des flasques rapportés 2b et 3b dans lesquels est réalisée l'articulation: deux demi-axes 8a,8b, qui ne traversent pas le feuilleté, sont frettés dans les flasques 3b formant une chappe. Les demi-axes 8a,8b portent des roulements 9 dont la cage extérieure est frettée dans les flasques 2b. Les feuilletés 2a,3a sont conformés en portion cylindrique d'axe 8 à leur extrémité voisine de l'articulation, de manière à ne laisser entre eux qu'un faible jeu (environ lmm) entraînant un flux de fuites magnétiques négligeable. La demi-carcasse inférieure 3 est supportée par un bras 11, lui-même relié à un longeron 12 commun à une rangée d'inducteurs (cf. fig.2) implantés, par exemple, juste en amont d'un train finisseur 19. LUn vérin double-effet 13 articulé d'une part sur le bras 11, d'autre part sur la demi-carcasse supérieure 2, a ses chambres de pression reliées à un actionneur 14 asservi à un ensemble de capteurs 15 de position du produit métallurgique 6. Les capteurs 15 commandent également, au moyen de vérins non représentés, le déplacement latéral des longerons 12 dans le sens de l'une ou l'autre des flèches 16 (fig.2). Par la combinaison des mouvements de guidage latéral et d'ouverture ou de fermeture des inducteurs en C, il est possible de résoudre les problèmes d'engagement ou de désengagement du produit métallurgique en bande 6, ainsi que les problèmes liés à la variation de position du produit dans l'entrefer en cours de défilement. Les figures 5A et 5B montrent les étapes de mise en place des inducteurs. Les inducteurs I sont en position écartée, et ouverte, de manière à laisser complètement le passage à la bande 6, et notamment à la tête de bande qui peut être relevée et ne pourrait donc pas passer normalement dans l'entrefer des inducteurs en position de travail. Quand le produit 6 est en place, les vérins commandant le déplacement des longerons 12 sont actionnés de manière à rapprocher les inducteurs 1, dans le sens des flèches 17 (fig.5A), du produit 6. Ensuite, les demi-carcasses supérieures 2, actionnées par les vérins 13, basculent dans le sens des flèches 18 (fig.50) de manière à "fermer" l'inducteur, jusqu'à atteindre l'entrefer désiré en fonction de la nature et de la géométrie du produit métallurgique 6. En cours de défilement, les éventuelles déviations latérales du produit 6 peuvent être prises en compte par un déplacement latéral conséquent des inducteurs 1. En fin de défilement, là o la queue de bande incurvée pourrait endommager les inducteurs 1, on procède à leur escamotage par les opérations inverses de celles de la mise en place. Le guidage latéral des inducteurs permet aussi d'adapter le dispositif de réchauffage à différentes largeurs de produit métallurgique. Dans certains cas, selon la nature des produits 6, il peut n'être pas nécessaire d'écarter les inducteurs I pour le passage de la tête et de la queue de bande, la simple ouverture des inducteurs suffisant. Bien que l'inducteur en C articulé constitue le mode de réalisation préféré de l'invention, d'autres types d'inducteurs sont possibles pour satisfaire aux buts de l'invention, tels l'inducteur 1' de la figure 6, monté sur un bras 11' déplaçable latéralement, et constitué d'une pièce 20 en C équipé d'un pôle fixe 21 et d'un pâle 22 mobile verticalement pour régler l'entrefer. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réchauffage inductif de rives d'un produit métallurgique (6) en déplacement, du type comportant des inducteurs (1) implantés de manière que le trajet des rives coupe l'entrefer desdits inducteurs, caractérisé en ce que les inducteurs (1) sont des inducteurs à culasse magnétique en forme de C disposés latéralement à cheval sur le trajet des rives, et pourvus de moyens (8,13) de réglage de l'entrefer. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les inducteurs sont pourvus de moyens (11,12) de guidage lat6ral. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I ou 2, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la largeur de l'entrefer comportent des moyens (8) d'articulation des deux branches (2, 3) de la culasse en C des inducteurs, et des moyens (13) de r6églage de l'ouverture desdites branches articulées (2,3). 4. Dispositif selon la revendicaton 3, caractérisé en ce que les moyens de réglage de l'ouverture des branches articulées comportent un vérin (13) asservi à un ensemble de capteurs (15) de position du produit métallurgique (6). 5. Inducteur destiné à un dispositif de réchauffage inductif des rives d'un produit métallurgique en déplacement, caractérisé en ce qu'il présente une culasse magnétique en forme de C et est pourvu de moyens (8,13) de réglage de l'entrefer. 6. Inducteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux branches (2,3) du C sont articulées pour s'ouvrir plus ou moins, un système de vérin (8) réglant l'ouverture desdites branches articulées (2,3). 7. Inducteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est constitué par un feuilleté (2a,3a) serré entre deux flasques (2b,3b) dans lesquels sont logés deux demi-axes (8a,8b) d'articulation qui ne traversent pas le feuilleté (2a,3a), un faible jeu demi-cylindrique (10) subsistant entre les feuilletés (2a,3a) des branches supérieure et inférieure de l'inducteur (1). a 8. Inducteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ses pôles sont dotés d'une protection thermique (23).