Brevet FR2595598A1 — publié le 19870918

PROCEDE DE DEXARRAGE AUTOMATIQUE DE LA COULEE D'UNE BARRE DANS DES INSTALLATIONS DE COULEE CONTINUE. L'invention concerne un procédé de démarrage automatique de la coulée d'une barre dans des installations de coulée continue, notamment d'acier en fusion s'écoulant, par un obturateur réglable de coulée d'un récipient intermédiaire ou panier, dans une lingotière qui est vide au- dessus de la fausse barre et dans laquelle la montée du niveau de remplissage réel est pilotée le long d'une courbe de démarrage de coulée préétablie avec des temps théoriques prédéterminés entre plages de niveaux de remplissage, pour arriver à un niveau de remplissage théorique respecté à l'aide de dispositifs de mesure et de régulation pendant le régime de coulée, en recourant à l'extraction de la barre. Un tel procédé est décrit par exemple par le brevet allemand 32 21 708 selon lequel le démarrage de la coulée commence par une phase intermittente dans laquelle l'obturateur est fermé plusieurs fois afin de permettre l'amortissement des mouvements du niveau du bain montant dans la lingotière, et de créer ainsi les conditions nécessaires à la mesure exacte du niveau de remplissage réel. La-phase intermittente est suivie d'une phase de remplissage continue qui est commandée en régulant le niveau de remplissage réel montant, au moyen d'un régulateur linéaire, en fonction d'une courbe de démarrage de coulée (valeur théorique) préalablement programmée. La présente invention a pour but de réaliser fiablement, par des opérations simples, le remplissage de la lingotière conformément aux valeurs théoriques d'une courbe continue préétablie pour le démarrage de la coulée. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que, pendant le démarrage de coulée commençant avec l'obturateur réglé sur débit réduit, chaque temps partiel réel de la montée du niveau de remplissage réel, mesuré à l'intérieur d'une plage de remplissage, est comparé à des plages de temps qui sont mémorisées pour chacun des temps partiels théoriques et à chacune desquelles est affectée une position de débit de l'obturateur (ayant pour effet de rapprocher la montée du niveau de remplissage réel de ladite courbe de démarrage de coulée théorique), l'obturateur étant, après comparaison, amené à la position de débit affectée à la plage de temps dans laquelle tombe le temps partiel réel mesuré. Ainsi, une courbe préétablie, pour le démarrage de coulée, peut être respectée de manière sûre avec un nombre relativement réduit de positions de débit de l'obturateur, et cela avec un minimum de sollicitation, notamment de l'entraînement actionnant l'obturateur et des moyens de commande de cet entraînement. En outre, une détermination appropriée du nombre, de préférence de la longueur des plages de remplissage individuelles, et des temps partiels théoriques s'y rapportant, permet d'adapter la courbe de démarrage de coulée ou la vitesse de remplissage de la lingotière aux exigences d'une installation de coulée continue, lors du processus de démarrage de la coulée. Il en résulte un jet de coulée qui, d'une part, maintient la section de passage de l'obturateur exempte de dépôts et, d'autre part, assure la formation d'une barre résistant à l'extraction. - Le démarrage de la coulée de formats ayant une faible section transversale, pour lesquels le temps de démarrage de la coulée est généralement inférieur à 8 secondes, peut aussi être maîtrisé sans problème si, avantageusement, la courbe de démarrage de coulée théorique est contrôlée sur au moins une plage de remplissage. En détail, l'invention propose, pour ce qui est des plages de temps affectées aux temps partiels théoriques, qu'il y ait pour chaque temps partiel théorique valable pour une plage de remplissage, au moins trois plages de temps avec différentes positions de débit de l'obturateur. L'invention propose aussi qu'il y ait, pour un temps partiel théorique de deux secondes, cinq plages de temps auxquelles sont associées des positions de débit correspondantes. Ces propositions se sont avérées particulièrement appropriées. Enfin, il s'est avéré avantageux que la position de débit réduit de l'obturateur lors du démarrage de la coulée soit comprise entre 40% et 90% de la pleine ouverture. L'invention prévoit en outre qu'aux plages de temps plus petites que les temps partiels théoriques sont affectées des positions de débit ayant un degré d'ouverture plus petit, et aux plages de temps supérieures aux temps partiels théoriques sont affectées des positions de débit ayant un degré d'ouverture plus grand, que celui de la position de débit établie au début du démarrage de la coulée, le degré d'étranglement ou d'ouverture de l'obturateur dépendant à chaque fois de la valeur de l'écart entre le temps partiel réel et le temps partiel théorique. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant au dessin annexé dont les figures représentent: - la figure 1, le schéma d'une installation de coulée continue; - la figure 2, la lingotière selon la figure 1, avant le démarrage de la coulée; et - la figure 3, un graphique du démarrage de la coulée, en fonction du temps, avec positions de débit de l'obturateur correspondantes. La figure i représente un récipient intermédiaire ou panier 1 d'o, en passant par un obturateur à coulisse 3 auquel est raccordé un tube de coulée 4, l'acier en fusion est coulé, de manière régulée, dans une lingotière 5. Pour cela, la plaque coulissante 6 de l'obturateur 3 est mécaniquement couplée à un entraînement positionneur 7 auquel est associé un capteur de position 8 captant la position de fonctionnement momentanée. Par son extrémité libre, le tube de coulée 4 pénètre dans la lingotiere 5 dans laquelle un niveau de remplissage théorique 9 doit être respecté lors du régime de coulée normal, ce niveau étant maintenant constant en régulant la quantité de métal en fusion arrivant, cela, d'une part, au moyen de l'obturateur à coulisse 3 et, d'autre part, en commandant l'extracteur 10, ou en modifiant la vitesse d'extraction de la barre coulée. Dans le présent exemple, lors du régime de coulée, une vitesse d'extraction constante est établie dans l'entraînement extracteur 10 dont la mise en marche est provoquée par un commutateur 12 dès que le niveau de métal en fusion montant dans la lingotière vide 5 lors du démarrage de la coulée a atteint une hauteur théorique prédéterminée. A vitesse d'extraction constante de la barre 11, la régulation du niveau de remplissage théorique 9 dans la lingotière 5 est réalisée uniquement du côté amont, donc au moyen de l'obturateur 3 auquel est raccordé, & cet effet, un système de commande automatique comportant un traitement électronique des données mesurées. Ce système comporte un dispositif de mesure de niveau 14 qui reçoit des indications venant de capteurs 13 et 13' et qui fournit des signaux à un processeur 15 auquel vont aussi les signaux du dispositif de mesure de position 16 recevant les indications du capteur de position 8. Dans le processeur , les signaux sont interprétés et des ordres correspondants sont élaborés et envoyés à la commande 17 de l'entraînement positionneur 7 ainsi qu'au commutateur 12 de l'entraînement extracteur 10. Sur la figure 2, la lingotière 5, représentée dans le cas d'une variante ne comportant qu'un capteur 13, est prête au démarrage de la coulée et, à cette fin, est pourvue d'une fausse barre 18 qui forme le fond de la lingotière vide 5. Lors du processus de démarrage de la coulée, précédant l'établissement du régime de coulée normal, cette lingotière est remplie de métal en fusion au-delà de la hauteur de remplissage h, jusqu'au niveau de remplissage théorique 9. Le démarrage de la coulée s'effectue, alors que le récipient intermédiaire 1 est au moins partiellement rempli, en se référant à une courbe de démarrage de coulée 20, comme indiqué sur la figure 3. C'est selon cette courbe mémorisée que le processur 15 commande le remplissage de la lingotière 5 par du métal en fusion, en tenant compte d'un temps théorique mémorisé t pour la hauteur de remplissage h, Après initialisation manuelle du démarrage de la coulée, le processeur 15 ouvre l'obturateur 3, par exemple à 75 % de la section d'ouverture complète, comme indiqué en A sur la figure 3. Le métal en fusion s'écoule alors dans la lingotière 5, le niveau de métal liquide monte au-delà du niveau de remplissage h en franchissant successivement les points de mesure ml, m2, m3 correspondant aux capteurs 13 et 13' selon la figure 1. A ces points de mesure sont affectés les temps partiels théoriques tl, t2, t3 fixés à l'intérieur du temps théorique t. Les temps partiels t' nécessaires pour que le niveau de remplissage réel 21 monte en franchissant les plages hl, h2, h3 sont mesurés aux points de mesure ml, m2, m3 et comparés aux temps partiels théoriques tl, t2, t3. Si tous les temps partiels réels mesurés t' coïncident avec les temps partiels théoriques t, le remplissage de la lingotière 5 est alors réalisé sans manoeuvre de réglage de l'obturateur 3. La courbe de démarrage de coulée 20 suit le tracé indiqué et, après activation préalable de l'entraînement extracteur 10, effectuée par exemple en m2, est suivie de la régulation du niveau de remplissage théorique 9, laquelle est réalisée entre des limites de réglage supérieure et inférieure, 9a et 9b. Par contre, s'il y a des écarts, une autre comparaison est automatiqueement réalisée entre chaque temps partiel réel tl' ou t2' ou t3' pour lequel il y a un écart et des plages de temps préétablies dans le processeur 15, à chacune desquelles est affectée une certaine position de débit An de l'obturateur 3, lequel est lui-même positionné automatiquement en fonction de la plage de temps à laquelle correspond le temps partiel réel tl' ou t2' ou t3S' mesuré dans chaque cas. Par exemple, pour un temps partiel théorique tl ou t2 ou t3 de deux secondes, il peut y avoir les n plages de temps indiquées ci-après entre parenthèses (moins de 1 seconde), (1 à 1,5 seconde), (1,5 à 2 secondes), (2 à 3 secondes) et ( plus de 3 secondes), et des positions An de l'obturateur qui leur sont affectées. Si l'on admet que, comme indiqué par la courbe 20' du démarrage réel de la coulée représentée en tireté sur la figure 3, le niveau de remplissage réel 21 franchit la plage de remplissage hl jusqu'au point de mesure ml en un temps partiel réel tl' (par exemple 1,7 seconde) plus court que le temps partiel théorique tl (par exemple 2 secondes), la plage de temps (1, 5 à 2 secondes) concernée par tl' lors de la comparaison donne, pour l'obturateur 3, une nouvelle position de débit A1 qui est plus restreinte que A. Il en résulte que l'écoulement du métal est restreint et que la suite de la montée du niveau de remplissage réel 21 est ralentie jusqu'au point de mesure m2 o la comparaison entre t2' et t2 impose au contraire que l'obturateur 3 soit mis à la position de débit A2 parce que la montée du niveau de remplissage réel 21 sur la plage h2 est trop lente. Enfin, au point de mesure m3, la comparaison entre t3' et t3 impose que l'obturateur soit encore un peu plus ouvert pour correspondre à la position A3, afin de maîtriser, dans le temps théorique imposé t, la transition entre démarrage de la coulée et régulation du niveau de remplissage théorique 9. Selon la figure 3, les points de mesure m2 et m3, ainsi que le contrôle du niveau de remplissage théorique 9 entre 9a et 9b sont prévus conjointement sur un capteur 13 réalisé sous la forme d'un appareil de mesure à plage, tandis que le point de mesure ml est réalisé sou forme ponctuelle. Toutefois, en variante, tous les points de mesure ml, m2, m3 et le contrôle du niveau de remplissage théorique 9 peuvent aussi être prévus sur un seul capteur 13 s'étendant sur une partie de la hauteur de remplissage H; ou les points de mesure m2 et m3 peuvent avoir des agencements ponctuels, comme ml. De même, le nombre des plages de temps choisies pour un temps partiel théorique, tl, t2, etc., peut être différent de celui de l'exemple de réalisation considéré, selon la précision désirée pour la correction à effectuer. Pour le démarrage de la coulée de formats ayant une petite section transversale, pour lesquels la lingotière 5 ne présente habituellement qu'un seul capteur 13, comme on peut le voir sur la figure 2, il peut suffire, du fait de la brièveté du temps de remplissage, de ne contrôler qu'une seule plage de remplissage parcourue par le niveau supérieur montant du métal liquide, par exemple entre l'extrémité inférieure et le quart de la hauteur du capteur 13. REVENDICATIONS 1. Procédé de démarrage automatique de la coulée d'une barre dans des installations de coulée continue, notamment d'acier en fusion s'écoulant, par un obturateur réglable de coulée d'un récipient intermédiaire ou panier, dans une lingotière qui est vide au-dessus de la fausse barre et dans laquelle la montée du niveau de remplissage reel est pilotée le long d'une courbe de démarrage de coulée préétablie avec des temps théoriques prédéterminés entre plages de niveaux de remplissage, pour arriver à un niveau de remplissage théorique respecté à l'aide de dispositifs de mesure et de régulation pendant le régime de coulée, en recourant à l'extraction de la barre, caractérisé par le fait que, pendant le démarrage de coulée commençant avec l'obturateur (3) réglé sur débit réduit, chaque temps partiel réel (tl', t2', t3') de la montée du niveau de remplissage réel (21), mesuré à l'intérieur d'une plage de remplissage (hi, h2, h3), est comparé à des plages de temps qui sont mémorisées pour chacun des temps partiels théoriques (tl ou t2 ou t3) et à chacune desquelles est affectée une position de débit (A1, A2, A3, An) de l'obturateur (3) ayant pour effet de rapprocher la montée du niveau de remplissage réel de ladite courbe de démarrage de coulée théorique (20), l'obturateur étant, après comparaison, amené à la position de débit affectée à la plage de temps dans laquelle tombe le temps partiel réel mesuré (tl', t2', t3'), 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que la courbe de démarrage de coulée théorique (20) est contrôlée sur au moins une plage de remplissage (hn). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que, pour chaque temps partiel théorique (tl, t2, t3) valable pour une plage de remplissage (hi, h2, h3), il y a au moins trois plages de temps avec différentes positions *de débit (An) de l'obturateur (3) 4. Procédé selon revendication 3, caractérisé par le fait que, pour un temps partiel théorique (tl, t2, t3) d'une durée de deux secondes, il est prévu cinq plages de temps auxquelles sont associées des positions de débit (An) correspondantes. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la position de débit réduit (A) de l'obturateur lors du demarrage de la coulée est comprise entre 40 % et % de la pleine ouverture. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'aux plages de temps plus petites que les temps partiels théoriques (tl, t2, ou t3) sont affectées des positions de débit (A1, An) ayant un degré d'ouverture plus petit, et aux plages de temps supérieures aux temps partiels théoriques (tl, t2 ou t3) sont affectées des positions de débit (A2, A3, An) ayant un degré d'ouverture plus grand, que celui de la position de débit (A) établie au début du démarrage de la coulée, le degré d'étranglement ou d'ouverture de l'obturateur dépendant à chaque fois de la valeur de l'écart entre le temps partiel réel (tl', t2', t3') et le temps partiel théorique (tl, t2, t3).