Brevet FR2671502A1 — publié le 19920717

L'invention concerne les machines de coulée continue qui comporte, dans les travées séparant les rouleaux, des rampes de refoidissement secondaire Ces rampes assurent un refroidissement par aspersion d'eau, au moyen d'éléments de projection d'eau constitués par des buses de pulvérisation ou des atomiseurs. L'amélioration de la productivité des machines de coulée continue passe par une diminution des périodes d V arrêt de la machine Par conséquent il devient néces- saire de proposer des moyens permettant de contrôler l'état de la machine de coulée continue En particulier il est nécessaire de contrôler le bon fonctionnement des rampes de refroidissement secondaire. Actuellement, pour contrôler l'état des rampes de refroidissement secondaire, on utilise des dispositifs réalisant des mesures de débit et de pression Ces dispositifs connus sont loin d'être satisfaisants car ils ne peuvent mettre en évidence que des anomalies très importantes, par exemple une série de pulvérisateurs totalement colmatés ou un flexible d'alimentation débran- ché, ou de vérifier que, à bas débit, de l'eau sort des pulvérisateurs de la rampe sans pompage trop marqué. Dans ces conditions de réglage, il s'avère qu'une dérive locale, qu'elle soit liée à une dérive progressive du comportement d'un gicleur ou à une fuite du réseau tertiaire ou encore à la défaillance d'un organe d'une chaîne de régulation du débit secondaire, peut dégénérer en crise de défauts transversaux. Les conséquences sont particulièrement néfastes pour la qualité du produit, compte tenu en particulier du fait que de nombreuses séquences peuvent être réalisées avant que le défaut ne soit décelé. La présente invention a donc pour but de fournir un capteur qui permet le contrôle du refroidissement secondaire de manière précise et fiable. L'invention a donc pour objet un capteur de contrôle du refroidissement secondaire d'une machine de coulée continue qui comporte des rampes de refroidisse- ment secondaire munies de diffuseurs d'eau et disposées dans les travées séparant les rouleaux, ledit capteur étant entraîné de manière à circuler devant lesdites rampes de refroidissement, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enceinte étanche de volume réduit qui présente une paroi en matériau isolant munie d'un plot thermiquement conducteur qui est disposé de manière à faire face aux rampes de refroidissement lors de la circulation du capteur, les autres parois de ladite enceinte étant thermiquement isolantes, en ce qu'au moins une résistance électrique de chauffage est disposée dans ladite enceinte, en ce que la ou lesdites résistances sont commandées de manière à réguler la température dans ladite enceinte à une valeur de consigne et en ce qu'il comporte un capteur de température disposé dans ladite enceinte étanche. Du fait que l'on mesure la température, on obtient une donnée qui est beaucoup plus représentative du fonctionnement des rampes de refroidissement secon- daire. Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur comporte au moins une résistance électrique de chauffage disposée dans ladite enceinte Dans l'exemple de réalisation, le capteur comporte une résistance de faible puissance de mise en température et une résistance de forte puissance de régulation de la température de l'air ambiant de l'enceinte. Selon encore une autre caractéristique de l'in- vention, la constante de temps du dispositif de régula- tion de la température est supérieure au temps de passage devant une rampe de refroidissement et inférieure au temps de passage entre deux rampes de refroidissement. L'invention a également pour objet un mannequin pour le contrôle d'une machine de coulée continue à lingotière, dont la tête est équipée de moyens de con- trôle des paramètres de la machine et qui est caractérisé en ce qu'il comporte deux rangées de capteurs, une rangée étant disposée dans l'extradas et la deuxième rangée étant disposée dans l'intrados du mannequin. Les capteurs peuvent être disposés chacun de manière à se trouver en face d'un diffuseur; selon une autre variante de réalisation, les capteurs sont disposés chacun dans la zone de recouvrement de deux diffuseurs voisins d'une rampe. L'invention a encore pour objet un pr:océdé de contrôle des rampes de refroidissement secondaire d'une machine de coulée continue, qui est caractérisé en ce que l'on fait circuler un mannequin du type précité, en ce que l'on relève une courbe de température et en ce que l'on compare cette courbe de température avec une courbe de température de référence. Selon ce procédé, on détermine empiriquement une courbe de température de référence et 1 'on compare la courbe relevée lors d'un passage du mannequin dans la machine avec cette courbe de référence pour vérifier le bon fonctionnement du dispositif de refroidissement secondaire. Avantageusement, on relève la courbe de la dérivée de la température fournie par les capteurs, de manière à s'affranchir de la vitesse de déplacement du mannequin. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente en coupe schématique un capteur conforme à la présente invention; et la figure 2 illustre le procédé selon l'inven- tion. La présente invention consiste à utiliser un capteur de température qui va être disposé devant les rampes de refroidissement secondaire à l'emplacement o se trouvera la peau de la brame lors du fonctionnement de la machine de coulée continue. La figure 1 représente de manière schématique en coupe un capteur conforme à la présente invention; il est essentiellement constitué d'une enceinte étanche 1 de volume réduit qui est par exemple constituée par un évidement aménagé dans un boîtier 2 Ce boîtier 2 est de préférence en une matière résistant à la corrosion et à la température La face ouverte de la cavité 1 est fermée par un couvercle 3 en matière isolante muni d'un plot central 12 thermiquement conducteur; ce couvercle est fixé sur le boîtier 2 au moyen de vis 4 Un joint torique assure l'étanchéité de l'enceinte 1. En résumé l'enceinte 1 est une enceinte étanche de faible volume isolée thermiquement à l'exception du plot 12 dont est muni le couvercle 3. Dans cette enceinte étanche 1, on dispose au moins une résistance électrique de chauffage qui est destinée à réguler la température de l'enceinte à une température de consigne Dans l'exemple représenté, l'enceinte étanche 1 comprend deux résistances électri- ques 6 et 7; une première résistance 6, de faible puissance sert à maintenir un équilibre à une température de consigne dans l'air ambiant et l'autre, la résistance 7 de forte puissance sert à assurer une remontée rapide de la température à la suite d'un refroidissement dû à un passage sous une rampe de refroidissement secondaire La température de consigne est par exemple de 70 QC et la deuxième résistance de forte puissance est par exemple réglée pour chauffer l'enceinte étanche 1 dès que la -température de l'air ambiant présente une variation relativement faible par rapport à la valeur de consigne, par exemple 30 C. Le boîtier 2 comporte une embase filetée 8 destinée à la fixation du capteur sur un support; avantageusement, on prévoit un joint torique 9 pour assurer l'étanchéité du boîtier 2 sur ce support. La température au niveau du plot 12 est mesurée au moyen d'un capteur de température constitué avantageu- sement par un circuit intégré 11 qui est disposé dans ladite enceinte 1 au voisinage du plot 12 qui constitue une face thermiquement conductrice de l'enceinte 1; ce plot 12 est soumis à l'action des rampes de refroidisse- ment secondaire et se trouve de préférence sur le par- cours de la peau de la brame qui circule lors du fonc- tionnement de la machine de coulée continue. Le capteur qui vient d'être décrit est utilisé de la manière suivante; la ou les résistances sont comman- dées pour maintenir une température de l'air de l'en- ceinte à une valeur constante, par exemple 70 C Le capteur selon l'invention est amené devant une rampe de refroidissement secondaire à l'endroit ou se trouve la peau de la brame lors du fonctionnement de la machine de coulée continue et l'on mesure au moyen du circuit intégré 11 le refroidissement transmis par le plot thermiquement conducteur 12 Le dispositif de régulation du chauffage par les résistances agit ensuite pour ramener la température à sa valeur de consigne. La figure 2 représente de manière schématique la tête d'un mannequin ou faux lingot qui est introduit dans la machine pour 1 ' amorçage de - la coulée L' invention concerne également un mannequin ou faux lingot qui est introduit dans la machine pour l'amorçage de la coulée. Ce faux lingot est équipé de capteurs destinés à mesurer l'ensemble des paramètres de la lingotière afin d'effec- -tuer un contrôle de bon fonctionnement A cet effet, ce mannequin est introduit jusqu'au fond de la machine en l'absence de coulée et il détecte au passage les diffé- rents paramètres de la machine. Ce mannequin est équipé de capteurs de tempéra- ture conformes à la présente invention. Ces capteurs sont disposés suivant deux rangées transversales par rapport à la direction d'écoulement de la brame Selon un premier mode de réalisation, on prévoit un capteur par diffuseur d'eau de refroidisse- ment Dans ce cas, les capteurs sont disposés dans la rangée dans un emplacement correspondant à celui du diffuseur. Selon un autre mode de réalisation, chaque capteur thermique est disposé de manière à se trouver dans la zone de recouvrement de deux diffuseurs voisins d'une rampe Dans ce cas, on prévoit un nombre de cap- teurs inférieurs d'une unité au nombre de diffuseurs. Le mannequin comprend deux rangées de capteurs, une première rangée disposée de manière à défiler devant l'extrados de la lingotière et la deuxième défilant devant l'intrados de la lingotière. Pour procéder au contrôle du bon fonctionnement de la machine de coulée continue, et en particulier des rampes de refroidissement secondaire de la lingotière, le mannequin est introduit au fond de la machine, puis on le déplace dans la machine de manière à ce que la tête du mannequin défile devant l'ensemble des rouleaux et travées de la lingotière Cette opération permet de mesurer en un seul déplacement l'ensemble des paramètres de fonctionnement de la machine de coulée continue et de déterminer éventuellement des réglages à effectuer pour obtenir des conditions de fonctionnement correctes. En ce qui concerne le contrôle du dispositif de refroidissement secondaire, la température au niveau du -plot 12 est mesurée en permanence pendant le mouvement du mannequin et on relève la courbe ou profil de température pour l'ensemble du déplacement du mannequin. Comme on peut le voir schématiquement sur la figure 3, à chaque fois que le capteur thermique passe devant une rampe 21 disposée dans une travée 22 entre deux rouleaux 23, la température T au niveau du plot 12 diminue de la valeur Tc de consigne à une valeur légère- ment inférieure; le dispositif de régulation agit sur la température de forte puissance pour rétablir la tempéra- ture à son niveau de consigne et cette variation se répète à chaque passage devant une rampe de refroidisse- ment secondaire. La constante de temps du dispositif de régulation de la température T est avantageusement supérieure au temps de passage devant une rampe 21 de manière à pouvoir détecter une variation nette de la température; cette constante de temps est par ailleurs inférieure au temps correspondant au passage entre deux rampes voisines de manière que la température revienne bien à la température de consigne lorsque le capteur défile devant le rouleau 23. La courbe A relevée est comparée à une courbe de consigne correspondant aux conditions de fonctionnement optimal du dispositif de refroidissement secondaire et l'écart entre les deux courbes permet de déterminer l'existence d'un défaut d'une rampe de refroidissement secondaire. Avantageusement, pour établir cette courbe A, on utilise le signal correspondant à la dérivée par rapport au temps de la température au niveau du plot 12 Cela permet de s'affranchir des variations de vitesse qui peuvent se produire entre deux passages devant une rampe. Cela permet également d'améliorer la précision du systè- me. De préférence, la courbe de référence ou signa- ture de la machine sera corrigée après chaque réparation d'un segment de machine de manière à obtenir une signa- ture théoriquement parfaite lorsque tous les segments de la machine auront fait l'objet d'une révision. Avant la mesure, la température au niveau du plot 12 a été amenée à la température Tc, par exemple 70 'C, au moyen de la résistance de faible puissance, la résistance de forte puissance ne servant qu'à effectuer la régula- tion pour chaque variation de température due au passage devant une rampe de refroidissement Par exemple, le seuil de déclenchement du réchauffage par cette résis- tance de forte puissance est de 30 C. L'invention permet donc d'effectuer une mesure rapide et précise de l'effet de refroidissement des différents diffuseurs du système de refroidissement secondaire En particulier, l'invention permet de faire un bilan pour chacun des diffuseurs On peut alors intervenir, si cela est nécessaire, sur le ou les diffu- seurs ne présentant pas une caractéristique de fonction- nement normal. REVENDICATIONS 1 Capteur dée contrôle du refroidissement secon- daire d'une machine de coulée continue qui comporte des rampes ( 21) de refroidissement secondaire munies de diffuseurs d'eau et disposées dans les travées ( 22) séparant les rouleaux ( 23), ledit capteur étant entraîné de manière à circuler devant lesdites rampes ( 21) de refroidissement, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enceinte ( 1) étanche de volume réduit qui présente une paroi ( 3) en matériau isolant munie d'un plot ( 12) thermiquement conducteur qui est disposé de manière à faire face aux rampes ( 21) de refroidissement lors de la circulation du capteur, les autres parois de ladite enceinte ( 1) étant thermiquement isolantes, en ce qu'au moins une résistance électrique ( 6,7) de chauffage est disposée dans ladite enceinte, en ce que la ou lesdites résistances ( 6,7) sont commandées de manière à réguler la température dans ladite enceinte à une valeur de consigne et en ce qu'il comporte un capteur ( 11) de température disposé dans ladite enceinte étanche. 2 Capteur de contrôle du refroidissement secon- daire d'une machine de coulée continue selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le capteur ( 11) de température est constitué par un circuit intégré. 3 Capteur de contrôle du refroidissement secon- daire d'une machine de coulée continue selon la revendi- cation 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux résistances électriques de chauffage disposées dans ladite enceinte, une résistance ( 6) de faible puissance de mise en température et une résistance ( 7) de forte puissance de régulation de la température de l'air ambiant au niveau du plot ( 12). 4 Capteur de contrôle du refroidissement secon- daire d'une machine de coulée continue selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que la température de consi- gne de la régulation est d'environ 700 C. Capteur de contrôle du refroidissement secon- daire d'une machine de coulée continue selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la constante de temps du dispositif de régulation de la température est supérieure au temps de passage devant une rampe de refroidissement et inférieure au temps de passage entre deux rampes de refroidissement. 6 Mannequin pour le contrôle d'une machine de coulée continue à lingotière, dont la tête est équipée de moyens de contrôle de la machine, caractérisé en ce qu'il comporte deux rangées de capteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, une rangée étant disposée de manière à faire face à l'extrados de la lingotière et la deuxième rangée étant disposée de manière à faire face à l'intrados de la lingotière. 7 Mannequin selon la revendication 6, destiné à surveiller le fonctionnement des rampes de refroidis- sement secondaire comportant chacune plusieurs diffuseurs d'eau, caractérisé en ce que les capteurs du mannequin sont disposés chacun de manière à défiler devant un diffuseur d'une rampe. 8 Mannequin selon la revendication 6, destiné à surveiller le fonctionnement des rampes de refroidis- sèment secondaire comportant chacune plusieurs diffuseurs d'eau, caractérisé en ce que les capteurs du mannequin sont disposés de manière à défiler devant la zone de recouvrement de deux diffuseurs voisins d'une rampe. 9 Procédé de contrôle des rampes de refroi- dissement secondaire d'une machine de coulée continue, caractérisé en ce que l'on fait circuler un mannequin selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, en ce que l'on relève une courbe de température et en ce que -l'on compare cette courbe de température avec une courbe de température de référence. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on utilise un signal correspondant à la dérivée de la température fournie par les capteurs.