Brevet FR2677284A1 — publié le 19921211

4. PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR LA COULEE AUTOMATIQUE DE DEMI-PRODUITS 1 ) DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION. L'invention,objet de la présente demande de brevet concerne la coulée continue ou semi-continue verticale de demi-produits métalliques. Le principe de la coulée continue verticale est bien connu:il consiste à couler le métal liquide à l'intérieur d'un moule constitué par la partie déjà solidifiée du métal coulé Un appareillage de coulée continue est constitué sous sa forme la plus simple ( figure 1): -d'un moule de coulée ou lingotière ( 1) de forme cylindrique ou prismatique droit selon la forme de la section du produit coulé: billette ou plaque Cette lingotière a un axe de symétrie vertical et est ouverte à ses extrémités supérieure et inférieure; -d'un faux-fond ( 2) obturant l'extrémité inférieure au démarrage et constituant ainsi le fond d'un moule dont la lingotière constitue les parois; -d'un système de refroidissement de la lingotière,réalisé par exemple par une lame d'eau ( 3) frappant la partie supérieure externe de la lingotière et ruisselant le long de ses génératrices,puis le long du produit coulé; -d'un plateau ( 4) supportant le faux-fond muni de moyens non représentés permettant sa descente à vitesse réglable et régulière; -d'un chenal ( 5) d'alimentation en métal liquide,muni d'une ou plusieurs busettes ( 6) par o s'écoule le métal dans la lingotière; -d'un flotteur ( 7) ayant pour fonctions d'une part de répartir le métal dans toute la section du produit et d'autre part de réguler la hauteur du métal dans la lingotière,la pastille du flotteur éventuellement munie d'un pointeau ( 8) venant obstruer partiellement la busette quand le niveau a10 tendance à monter. Au démarrage,le plateau est en position haute et le faux-fond est engagé légèrement à l'intérieur de la lingotière avec un jeu tel que le métal liquide ne puisse s'y écouler La lingotière est refroidie par la lame d'eau On verse le métal liquide par le chenal ( 5) et la busette ( 6) dans le moule formé par la lingotière et le faux-fond La solidification commence à partir des parois de la lingotière refroidie et du faux- fond Lorsque une croûte suffisamment solide est ainsi20 formée,on commande la descente du plateau support des faux- fonds et l'on poursuit la coulée,la limite des phases solide et liquide appelée front de solidification ayant en coupe la forme approximative représentée sur la figure 1 en ( 9). Il est ensuite possible: -soit de poursuivre la coulée et de l'arrêter lorsque la longueur souhaitée de produit coulé est atteinte: c'est la coulée semi-continue,la seule appliquée aux alliages d'aluminium (appelée cependant le plus souvent "coulée30 continue") - soit de poursuivre la coulée jusqu'à vidange complète du four en sectionnant le produit coulé en longueurs successives souhaitées,après l'avoir éventuellement cintré pour le rendre horizontal: c'est la coulée continue au sens strict,appliquée35 à l'acier. Pour des raisons de productivité,il est usuel,tout au moins dans la coulée de produits en aluminium de couler plusieurs produits à la fois: plusieurs lingotières sont disposées sur un chantier, plusieurs faux-fonds sur un plateau support et le5 chenal est muni de plusieurs busettes. Le démarrage manuel d'une coulée sur un tel chantier à écoulements multiples présente plusieurs inconvénients à la fois quant à la qualité des produits et à la sécurité de l'opérateur Les lingotières ne se remplissent pas à la même vitesse; or comme la descente des faux- fonds ne peut commencer que lorsqu'un même niveau de métal requis est atteint dans toutes les lingotières,1 'opérateur est amené à intervenir manuellement pour retarder le remplissage des lingotières les15 plus "en avance" de façon à les amener toutes en même temps au niveau de démarrage On conçoit que cette méthode qui nécessite une grande dextérité de la part de l'opérateur ne permet pas d'assurer une bonne reproductibilité des conditions de démarrage et est la source de défauts aux pieds des20 produits coulés pouvant entraîner le rebut du produit tout entier En outre,elle expose l'opérateur,à proximité directe du chantier,aux projections de métal liquide,aux réactions explosives métal-eau plus fréquentes dans les conditions transitoires du démarrage.25 2-)PROBLEME POSE. Le problème que s'est posé la demanderesse est l'automatisation complète de la coulée semi-30 continue,permettant d'écarter l'opérateur de la proximité directe du chantier,cet opérateur n'intervenant que pour indiquer les paramètres de la coulée: nature de l'alliage,forme, dimension et nombre de produits coulés simultanément et pour déclencher la coulée par un ordre donné35 au système d'automatisme Ce système pilotant la coulée comportera donc une base de données renfermant les conditions de coulée en fonction des alliages et des formats et leur évolution éventuelle au cours du temps. 3 ) DESCRIPTION DE L'ART ANTERIEUR. Le brevet GB 1449846 (CONCAST) publié le 15/9/1976 décrit un procédé de régulation de débit de métal dans une installation de coulée continue qui consiste à: -mesurer le niveau de métal dans le moule, -fournir un signal représentant ce niveau, -générer un signal de référence représentatif du niveau de métal désiré, -comparer le signal représentant le niveau avec le signal de référence, -générer un signal de sortie pour agir soit sur le débit de métal,soit sur la vitesse de descente du produit coulé. L'enseignement de ce brevet ne permet pas de résoudre deux problèmes: celui de la régulation de la coulée continue à plusieurs écoulements et celui des conditions transitoires de remplissage des lingotières au démarrage. Les brevets des Etats-Unis 4498521 et 4567935 (KAISER ALUMINUM & CHEMICAL) décrivent respectivement un procédé et un dispositif de coulée automatique Le procédé résoud les deux problèmes indiqués ci- dessus puisqu'il s'agit d'un procédé de régulation du niveau de métal dans une coulée continue verticale à plusieurs écoulements 'pendant le démarrage30 permettant d'amener les niveaux de métal dans les différentes lingotières dans un même plan horizontal avant la descente du plateau. Ce procédé ne rend cependant pas complètement automatique l'ensemble de l'opération de coulée puisqu'il ne prend pas en charge le basculement du four. Le brevet des Etats-Unis 4660586 (ALUMINUM COMPANY OF AMERICA) revendique un procédé de régulation d'un niveau de métal liquide coulé dans un récipient Ce procédé comprenant les étapes suivantes: - détection du niveau de métal liquide, -comparaison du niveau détecté avec un niveau de référence pour déterminer l'écart, -variation du débit de métal liquide à l'aide d'un moteur pas-à-pas,les pas du mouvement dudit moteur étant la somme d'un terme proportionnel à l'écart,d'un terme proportionnel à la dérivée de l'écart et d'un terme proportionnel à la dérivée seconde de l'écart. L'enseignement de ce brevet est tout-à-fait général: il peut15 s'appliquer à la régulation de niveau d'un liquide quelconque dans un récipient quelconque et en particulier à la régulation du niveau de métal dans une lingotière Mais il ne permet pas non plus la prise en charge automatique de toutes les phases successives intervenant dans le démarrage et la poursuite20 d'une opération de coulée continue. )EXPOSE DE L'INVENTION. L'invention concerne un procédé et un dispositif permettant l'automatisation complète des phases successives intervenant dans le démarrage et la poursuite d'une opération de coulée continue à plusieurs écoulements de plaques ou de billettes en alliage métallique et en particulier d'alliage d'aluminium. Deux principes de base ont présidé à la conception de l'invention: imposer des séquences de remplissage les plus simultanées possible de toutes les lingotières afin que cette phase se déroule dans les mêmes conditions pour tous les écoulements et que le démarrage de la descente du plateau ait lieu à un niveau de métal liquide voisin, prédéterminé et reproductible dans toutes les lingotières; -éviter cependant d'avoir à fermer complètement l'alimentation en métal liquide dans une lingotière,cette fermeture complète provoquant des replis froids sur les pieds des produits,sources de criques. Le procédé est caractérisé en ce qu'il comporte six phases successives L'opérateur déclenche la première phase,puis la deuxième Les suivantes s'enchainent automatiquement: 1) Phase préalable de détermination du point de fermeture et de prépositionnement des quenouilles. 2) Phase de basculement automatique du four. 3) Phase d'alimentation forcée des lingotières. 4) Phase de "rattrapage" individuel du niveau de métal dans chaque lingotière au cours de laquelle on amène les lingotières à un niveau imposé commun. ) Phase de suivi d'une loi de niveau commune à toutes les lingotières. 6) Phase de descente du plateau avec suivi d'une loi de niveau en fonction de la longueur coulée. Chacune de ces phases comprend elle même un certain nombre d'étapes successives décrites ci-après: 4.1 Phase pry-élable de détermination du point de fermeture et de prépos Etionnement des cqneou illes. Cette phase est lancée sur demande de l'opérateur, avant le début de la coulée. Le système réalise d'abord une séquence automatique de recherche du point de fermeture de chacune des quenouilles C'est un préalable indispensable à l'étape suivante,qui est le prépositionnement des quenouilles avant5 coulée et aux étapes de coulée proprement dites,o des positionnements à des ouvertures bien définies seront également commandées. Dans le cas général, le prépositionnement des quenouilles se fera à ouverture nulle Dans une variante du procédé,décrite plus loin avec davantage de détails,ce prépositionnement se fait à une ouverture différente de zéro, et éventuellement particulière à chacun des écoulements. 4 2 Phase de basculement automatique du four. Cette phase est lancée sur demande de l'opérateur,et sous réserve que la phase 4 1 se soit favorablement conclue Elle est la première des phases de la coulée automatique à laquelle20 les phases suivantes s'enchaînent sans autre intervention de l'opérateur. Au cours de cette phase,se déroulent les étapes suivantes: a) le basculement ou l'ouverture de la quenouille du four d'alimentation en métal liquide; b) le remplissage du chenal alimentant les lingotières. Dans le cas général,les busettes disposées à la partie inférieure du chenal au dessus de chaque lingotière sont fermées par les quenouilles, de sorte que le métal remplisse le chenal sans s'écouler dans les lingotières. Dans le cas particulier o les busettes ne sont pas fermées par les quenouilles,un barrage est disposé juste en amont de35 la busette qui est alimentée en premier,toujours pour que le métal remplisse le chenal sans s'écouler dans les lingotières. Cette phase se termine quand le niveau de métal liquide dans le chenal a atteint une valeur prédéterminée. 4.3 Phase d'alimentation forcée. Cette phase commence quand le niveau de métal liquide dans le chenal a atteint une valeur prédéterminée ou niveau seuil et se termine,pour chaque lingotière quand le détecteur de niveau dont il sera question plus loin détecte une certain hauteur dh de métal sur le faux-fond La fin de cette phase,et donc sa durée varient avec les lingotières. L'obtention du niveau seuil dans le chenal déclenche les étapes suivantes: c) à cet instant To o le niveau seuil de métal liquide dans le chenal est atteint,positionnement des quenouilles alimentant les lingotières à une valeur d'ouverture dite d'ouverture initiale et déclenchement de20 l'origine des temps d'une loi de variation de niveau de métal N en fonction du temps,qui prendra effet un peu plus tard,et qui sera commune à toutes les lingotières: N = f(T). Cette étape peut être modifiée par la variante suivante:à l'instant To o le niveau de métal liquide dans le chenal atteint une valeur prédéterminée,ouverture des quenouilles alimentant les lingotières à une position d'ouverture assez forte pour avoir un flux de métal élevé évitant les figeages,déclenchement de l'origine des temps de la future loi30 de variation de niveau de métal commune à toutes les lingotières, puis refermeture partielle des quenouilles jusqu'à la position dite d'ouverture initiale. Dans le cas particulier o la phase précédente s'est déroulée quenouilles ouvertes,et o le métal a été contenu par un barrage,le déroulement de l'étape est le suivant:ouverture du barrage situé juste en amont de la première busette et déclenchement de l'origine du temps T O de la future loi de variation du niveau de métal N = f(T). Dans ce cas particulier,la variante précédente peut également être utilisée Le prépositionnement des quenouilles s'effectue alors en position de surouverture,et une refermeture partielle à la position dite d'ouverture initiale intervient peu après l'ouverture du barrage. d) maintien d'un niveau constant dans le chenal à l'aide de moyens de détection de ce niveau et d'un système de régulation agissant sur le basculement ou l'ouverture de la quenouille du four de maintien; e) lorsque 1 'un quelconque des détecteurs de niveau de métal liquide installé au dessus de chaque lingotière détecte une hauteur de métal déterminée au-dessus du faux-fond dh,la phase d'alimentation forcée est terminée pour cette lingotière alors qu'elle se poursuit pour les autres o cette hauteur dh n'a pas encore été détectée; f) si la hauteur dh n'est pas atteinte,dans chaque lingotière,au bout d'une période de temporisation déterminée à partir du temps TO,ouverture de la quenouille par incréments25 successifs à partir de l'ouverture initiale 4.4) Phase de 'rattrapage. Cette phase est particulière à chaque lingotière:elle commence à des moments différents,mais se termine au même moment Tl et à un même niveau N 1 situés sur la courbe N = f(T). Cette deuxième phase comporte les étapes suivantes: g)Lorsque la phase d'alimentation forcée a pris fin pour une lingotière, mise en route d'une régulation de niveau dans cette lingotière,selon une loi de niveau croissante en fonction du temps pour amener ce niveau à une valeur N 1 déterminée à l'avance,la régulation agissant sur la position de la quenouille de la lingotière correspondante et cette loi de niveau étant linéaire entre le point de détection et le5 point Nl,T 1; h) au fur et à mesure que la hauteur de métal dh est détecté dans les autres lingotières,mise en route de la régulation de niveau dans ces lingotières,selon une loi de10 niveau croissante en fonction du temps propre à chaque lingotière pour amener ce niveau à la même valeur N 1 et au même temps T 1 que ceux des autres lingotières,la régulation agissant toujours sur la position de la quenouille d'alimentation des lingotières,cette loi de niveau étant15 toujours linéaire entre le point de détection et le point La phase de "rattrapage" prend fin au temps T 1 Il n'est pas tenu compte,pour ce changement de phase,d'un retard éventuel20 d'une lingotière, car ce retard pourra se combler dans la phase suivante. 4.5 > Phase de suivi d'une loi de niveau cour-une. Cette phase comporte une seule étape: i) à partir du temps T 1,la régulation impose au niveau de métal dans l'ensemble des lingotières la loi de niveau commune N = f(T) Cette loi peut présenter un changement de30 pente en T 2,N 2 ou même plusieurs. La troisième phase se termine en T 3,N 3 (ou en Tn,Nn s'il y a plusieurs changements de pente dans la loi des niveaux) o commence la descente du plateau support des faux-35 fonds. 4.6) Phase de descente du plateau. Cette phase comporte les étapes suivantes: j) après controle des niveaux atteints et du temps écoulé,mise en route de la descente du plateau supportant les faux-fonds au temps T 3,le niveau théorique étant N 3,application d'une loi de vitesse de descente prédéterminée et régulation du niveau N dans chacune des10 lingotières selon la loi N = f(L),L étant la longueur de produit coulé. Une variante dont le détail et l'intérêt seront expliqués plus loin peut consister à démarrer la descente du plateau dès15 que,à l'intérieur d'un petit intervalle de temps avant T 3,les niveaux se trouvent tous dans un petit intervalle autour de N 3. k) lorsque la longueur programmée de renvoi du four (inférieure à la longueur de produit coulé puisque le métal contenu dans le chenal permet encore de couler une certaine longueur) est atteinte, basculement arrière du four ou fermeture de la quenouille du four pour arrêter l'alimentation en métal,poursuite de la coulée grâce au métal contenu dans le25 chenal jusqu'à une baisse déterminée du niveau de métal dans les lingotières,relevage et inclinaison de la portion de chenal située au-dessus des lingotières pour évacuer,par l'ouverture ainsi créée le métal restant encore dans le chenal et arrêt de la descente du plateau.30 Le choix du principe de régulation asservissant le niveau de métal dans la lingotière constitue également un des moyens de l'invention On sait qu'il existe plusieurs principes:35 -régulation à action proportionnelle Le déplacement de la quenouille est alors simplement proportionnel à l'écart entre le niveau de métal détecté et sa valeur de consigne; -régulation à action proportionnelle et intégrale Le déplacement de la quenouille est la somme de deux termes:l'un proportionnel à l'écart entre le niveau de métal détecté et sa valeur de consigne et le deuxième proportionnel à l'intégrale de l'écart en fonction du temps; -régulation à action proportionnelle,dérivée et intégrale Le déplacement de la quenouille est la somme de trois termes:le premier proportionnel à l'écart,le deuxième proportionnel à la dérivée de l'écart en fonction du temps,le troisième proportionnel à l'intégrale de l'écart en fonction du temps. La demanderesse a trouvé que le système le plus adéquat pour l'application considérée est le deuxième, à action proportionnelle et intégrale Il est suffisamment rapide et sensible et évite,en particulier,les "pompages" et les instabilités.20 Le dispositif correspondant comporte: a) un moyen d'alimentation en métal liquide à partir d'un four de maintien,par exemple un système de basculement ou de quenouille, b) un chenal alimentant les lingotières de coulée continue à l'aide d'orifices calibrés munis de moyens d'obturation totale ou partielle, c) des moyens de maintien d'un niveau constant dans le chenal comprenant un système de détection de ce niveau et un système de régulation agissant sur le basculement ou l'ouverture de la quenouille du four de maintien d) des moyens d'obturation totale ou partielle des orifices calibrés de chaque lingotière,comprenant chacun un pointeau appelé quenouille,et un actionneur de ce pointeau,capable de chercher automatiquement le point de fermeture de l'orifice, e) des détecteurs de niveau de métal liquide installés au dessus de chaque lingotière, f) un système de régulation asservissant le niveau de métal dans chaque lingotière d'abord à une loi de croissance déterminée propre à cette lingotière puis à une loi de croissance commune à toutes les lingotières, par commande de 1 ' actionneur agissant sur la section de l'orifice d'alimentation de cette lingotière, g) un système détectant qu'un niveau déterminé N 3 est atteint dans l'ensemble des lingotières et commandant la descente du plateau supportant les faux-fonds obturant le fond des lingotières au démarrage selon une loi de vitesse prédéterminée, h) un système détectant que la longueur programmée de renvoi du four est atteinte et commandant l'arrêt de l'alimentation du chenal à partir du four de coulée,l'arrêt de la descente du plateau, et le relevage et l'inclinaison de la portion de chenal située au-dessus des lingotières La description détaillée du procédé et du dispositif sera mieux comprise à l'aide des figures: La figure 1 illustre,ainsi que nous l'avons indiqué plus haut le principe de la coulée continue de demi-produits telle25 qu'elle est pratiquée dans l'art antérieur. La figure 2 et sa variante 2 bis représentent le système de régulation de niveau du métal utilisé dans l'invention. La figure 3 représente l'organigramme des étapes successives d'une opération de coulée continue selon l'invention. La figure 4 représente,en fonction du temps,et en trait plein, un exemple de loi de niveau imposée dans les35 lingotières et les niveaux réels atteints dans les différentes lingotières,au nombre de trois dans l'exemple considéré. Les figures 5,6 et 7 représentent la position des niveaux de métal au moment de la mise en route de la descente du plateau par rapport au niveau de consigne et les trois variantes de conditions à remplir pour déclencher cette mise en route.5 La figure 8 représente une forme préférée de réalisation d'un capteur capacitif de niveau. La figure 9 représente le schéma du pont de mesure utilisé pour la mesure du niveau. Sur la figure 2,on peut voir que le système de régulation du niveau de métal comprend: -un capteur de niveau ( 10) qui délivre un signal proportionnel au niveau du métal dans la lingotière, -un régulateur ( 11) qui compare ce signal à une valeur de consigne représentant le niveau souhaité, -un actionneur ( 12) qui peut déplacer verticalement la quenouille ( 13) en fonction de l'écart détecté par le régulateur, -une quenouille ( 13) dont la partie inférieure, généralement tronconique,obture plus ou moins,en fonction de sa positionla section supérieure de la busette ( 14),agissant ainsi sur la25 débit de métal liquide arrivant par le chenal ( 15). La quenouille ( 13),au lieu d'obturer la section supérieure de la busette, peut, en variante, obturer sa section inférieure Une telle disposition est représentée sur la figure30 annexe 2 bis. Dans ce cas,il n'est pas possible d'effectuer le remplissage du chenal avec les busettes fermées,car alors le métal fige entre busette et quenouille La procédure utilisée est donc la variante décrite plus haut:35 Avant coulée: -prépositionnement des quenouilles à une ouverture non nulle (position dite d'ouverture initiale,ou,le cas échéant,de surouverture) -fermeture d'un barrage situé juste en amont de la première busette; Remplissage du chenal jusqu'à un niveau seuil; Ouverture du barrage et lancement de l'origine des temps de la loi de niveau commune; Poursuite du remplissage comme dans le cas général. Sur l'organigramme de la figure 3,on a représenté,de façon traditionnelle,les étapes successives du procédé(hors phase pr(alable) par des rectangles et les étapes présentant une15 alternative fonction de la réalisation (O pour oui) ou non (N pour non) d'une condition extérieure par des losanges Le texte à l'intérieur du rectangle indique l'opération considérée; celui à l'intérieur du losange formule la condition extérieure.20 Le premier losange ( 21) à la partie supérieure du diagramme représente l'ordre de basculement du four Tant qu'il n'est pas donné (N),le programme boucle sur lui-même. S'il est donné (O),on passe au stade suivant: Basculement du25 four( 22) Le métal liquide s'écoule dans le chenal et,les quenouilles d'alimentation des lingotières étant fermées,le niveau de métal monte dans ce chenal Le détecteur de niveau placé dans le chenal compare en permanence le niveau réel avec un niveau de consigne( 23) Si ce niveau n'est pas atteint30 (N),le basculement du four se poursuit Dès qu'il est atteint, l'étape suivante se déclenche:( 24) Les quenouilles d'alimentation des lingotières s'ouvrent toutes à une position telle que le flux de métal liquide soit suffisant pour éviter les figeages intempestifs A ce35 moment,on déclenche l'origine des temps de la loi de variation de niveau de métal dans la lingotière,commune à toutes les lingotières Une telle loi est représentée sur la figure 4 et sera commentée plus loin Puis,après un temps très court prédéterminé,les quenouilles se referment toutes partiellement à une ouverture initiale fixe Il est aussi possible,ainsi que cela a été indiqué plus haut,de passer directement à l'ouverture initiale sans surouverture préalable. A partir de cette étape,les opérations successives se déroulent de façon indépendante pour chaque lingotière Le diagramme ne représente la suite des étapes que pour une seule lingotière mais il est le même pour chacune des autres. 10 Le losange ( 25) représente la comparaison de la hauteur de métal au dessus du faux-fond détectée dans la lingotière avec une valeur de consigne dh préétablie,3 mm par exemple Si cette hauteur dh n'est pas atteinte dans un laps de temps déterminé,( 26),une loi d'ouverture de la quenouille par15 incréments en fonction du temps ( 27) est alors lancée de façon à accélérer le remplissage des lingotières jusqu'à la valeur de consigne Si,dans l'une quelconque des lingotières,malgré les incréments successifs d'ouverture de la quenouille,la hauteur de consigne n'est pas atteinte au bout20 d'une période déterminée ( 28), c'est qu'il y a eu un incident:la coulée est alors arrêtée ( 29). Dans le cas normal ( 25,0),le métal liquide a atteint la hauteur dh de consigne, mais pas au même instant dans chaque lingotière Il s'agit d'amener toutes les lingotières au même25 moment,à un même niveau correspondant à la loi des niveaux en fonction du temps A cet effet,le programme calcule pour chaque lingotière individuelle une loi particulière de rattrapage partant du point de détection et permettant aux niveaux de métal dans chaque lingotière de se raccorder sur la30 loi des niveaux,au point A (T 1,N 1) de la figure 4,par exemple (rectangle 30). A partir de ce point A de la figure 4, la loi de niveau en fonction du temps est commune à toutes les lingotières et est représentée par cette même figure 4 ( 31).35 En ( 32),les détecteurs de niveau des lingotières comparent le niveau de métal détecté avec un niveau de consigne N 3 assigné pour la descente du plateau supportant les faux- fonds Si ce niveau est atteint,la descente du plateau est commandée ( 33). L'étape suivante consiste à comparer la longueur de produit coulé avec la longueur programmée ( 34) Si cette longueur est5 atteinte, la coulée est arrêtée ( 35) L'arrêt de la coulée comprend les opérations successives suivantes non représentées sur l'organigramme: -basculement arrière du four ou fermeture de sa quenouille de coulée pour arrêter l'alimentation en métal liquide, -poursuite de la coulée avec le métal contenu dans le chenal jusqu'à une baisse déterminée du niveau de métal dans les lingotières, -relevage et inclinaison de la portion de chenal située au-dessus des lingotières et arrêt de la descente du plateau. La figure 4 représente,en fonction du temps,le niveau de métal repéré par rapport à la lingotière,pour une installation de20 coulée continue, comprenant, pour des raisons de simplification trois écoulements a, b, c seulement Mais la description s'applique de la même façon, à une installation comprenant un nombre plus élevé d'écoulements. Pour plus de clarté,nous avons représenté,à côté de l'axe25 vertical des niveaux,une demi-lingotière en coupe ( 40),les faux-fonds en position initiale ( 41,a,b,c) des trois lingotières et un niveau de métal à un instant donné ( 42) La loi des niveaux imposée,qui dépend de l'alliage et du format est représentée par la ligne A,B,C,D en trait plein La hauteur30 dh est la hauteur minimale détectée à l'étape ( 25) de la figure 2 L'on constate que cette hauteur dh est atteinte successivement par le métal des lingotières c,a et b Le programme calcule alors trois lois de niveaux linéaires de pentes différentes (représentées par des tirets), selon le35 "retard" des lingotières et la position du faux-fond au départ et sur lesquelles la régulation individuelle de chacune des lingotières va se caler, de telle sorte que les niveaux de métal se retrouvent identiques au point A Ensuite,de A à B,puis de B à C,les régulations individuelles de chacune des lingotières imposent à l'ensemble des niveaux, avec les fluctuations inhérentes à toute régulation,la loi commune5 prévue jusqu'au niveau N 3 qui commande la descente du plateau Les niveaux réellement observés sont représentés par des lignes pointillées. La descente est ainsi déclenchée par la réalisation simultanée de deux conditions: T > T 3 -pour toute lingotière n, Nn = N 3. Dans la pratique,et en raison des fluctuations inhérentes à toute régulation,la deuxième condition peut conduire à arrêter complètement l'alimentation sur la lingotière la plus en avance pendant un temps relativement long Cela est contraire20 au deuxième principe évoqué plus haut et peut conduire à des défauts au pied du produit coulé. Cette situation est représentée sur la figure 5, représentant dans un système d'axes temps-niveau la loi des niveaux en25 trait plein gras et en trait pointillé l'évolution des niveaux observés dans l'ensemble des lingotières limité dans cet exemple à trois: a, b et c La lingotière a atteint le niveau N 3 au temps Ta,la lingotière b au temps Tb et la lingotière c au temps Tc La descente du plateau ne commence30 donc qu'au temps Tc La lingotière a reste non alimentée pendant une durée assez longue Tc Ta,la lingotière b un peu moins Cette attente est, de toute façon,préjudiciable à la qualité des produits. Aussi, a-t'on imaginé deux variantes schématisées respectivement sur les figures 6 et 7. Ces deux figures sont identiques à la figure 5 Elles représentent la même loi des niveaux et la même évolution des niveaux observés dans les trois lingotières a,b, c. Sur la variante de la figure 6, au temps T 3, seule la lingotière a a atteint le niveau N 3;son alimentation est coupée depuis le temps Ta On compare alors les niveaux atteints au temps T 3 dans les deux autres lingotières avec le niveau de consigne N 3 Si ces niveaux Nb et Nc sont10 dans une fourchette admissible prédéterminée,symétrique ou non autour de N 3,alors la descente est déclenchée. Cette variante a l'intêret de limiter de façon considérable la période pendant laquelle la lingotière a,la plus en avance,cesse d'être alimentée.15 Les conditions pour le début de la descente deviennent: -T > T 3 -pour toute lingotière n, Nn dans une fourchette admissible autour de N 3 Dans la variante de la figure 7,la comparaison des niveaux Nb et Nc avec N 3 est faite non pas seulement à partir de l'instant T 3 mais à partir d'un intervalle de temps25 prédéterminé d T avant T 3 Dès lors que, à partir du temps T 3 d T,l'ensemble des niveaux dans les trois lingotières sont à l'intérieur de la fourchette de niveau définie,la descente est déclenchée. Les conditions pour le début de la descente deviennent:30 -T > T 3 d T -pour toute lingotière n, Nn dans une fourchette admissible autour de N 3 Le fonctionnement de l'invention qui vient d'être décrite implique: -des mesures de niveau précises et fiables, -des moyens de positionnement précis de chacune des quenouilles relativement à chacune des busettes. Selon l'invention,on utilise de préférence: un capteur capacitif de niveau du métal, -un actionneur intégrant un dispositif de détection du point de fermeture de la busette. Le principe du capteur capacitif est le suivant: On réalise un condensateur plan dont l'une des armatures est un disque métallique et l'autre la surface supérieure du métal liquide On sait que la capacité d'un condensateur plan C est égale au produit de la surface de l'armature par la constante diélectrique du milieu séparant les armatures divisé par la distance entre les armatures La mesure de la capacité du condensateur est une mesure indirecte de la distance entre les deux armatures et donc du niveau du métal. Pratiquement,on opère schématiquement de la façon suivante,telle que représentée sur les figures 8 et 9. La figure 8 représente le capteur lui-même,en place au dessus de la surface supérieure du métal liquide dans une30 lingotière La figure 9 représente le schéma du pont de mesure de la capacité du condensateur ainsi constitué. Sur la figure 8,le niveau de métal liquide représenté par le repère ( 50) constitue une des armatures du condensateur La35 deuxième armature ( 51) fait partie du capteur proprement dit Une troisième armature ( 52), disposée à une distance fixe et au-dessus de l'armature ( 51),constitue, avec cette dernière un deuxième condensateur dont la capacité servira de référence dans le pont de mesure dont il sera question ci-après A titre d'exemple,la distance e entre le niveau de métal liquide et l'armature ( 51) est de 18 mm à l'équilibre de même que la5 distance entre les deux armatures ( 51) et ( 52). La capacité du condensateur Cx formé par les armatures ( 50) et ( 51) est comparée en permanence à la capacité de référence Cr du condensateur formé des armatures ( 51) et ( 52) à l'aide10 d'un pont de mesure dont le schéma est représenté sur la figure 9 Le pont comprend 4 branches reliées entre elles par 4 sommets ( 53),( 54),( 55),( 56) Les branches ( 53)-( 54) et ( 54)- ( 55) sont alimentées en courant alternatif sinusoidal par l'intermédiaire de deux transformateurs identiques ( 57) et ( 58) dont les primaires sont reliés en série à une source de courant haute fréquence ( 80 khz par exemple) Dans la branche ( 55)-( 56),on place le condensateur Cx et dans la branche ( 56)-( 53), le condensateur de référence Cr Le sommet ( 55) correspondant à l'armature constituée par le métal liquide de Cx est relié à la terre Cela est aisément réalisé par l'intermédiaire du plateau métallique supportant le faux-fond sur lequel repose le produit coulé Les sommets opposés ( 54) et ( 56) sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un transformateur ( 59) à un détecteur de courant ( 60) Lorsque la distance entre les armatures ( 50) et ( 51) de Cx est égale à une valeur de référence,de 18 mm par exemple,les capacités de Cx et de Cr sont égales,le pont est équilibré et aucun courant ne traverse le détecteur ( 60) Lorsque cette distance diminue ou augmente,le pont est déséquilibré et le détecteur est traversé par un courant Un système électronique envoie alors un ordre à un servomoteur qui fait monter ou descendre le capteur de façon à le ramener à une distance du métal liquide égale à la valeur de référence de 18 mm par exemple La recopie des déplacements successifs du capteur permet de35 générer à chaque instant un signal correspondant au niveau de métal liquide dans la lingotière. Un tel dispositif est placé au-dessus du métal liquide dans chaque lingotière et permet de mesurer et de réguler le niveau du métal. *L'actionneur se caractérise essentiellement par son dispositif de détection du point de fermeture de la busette Selon l'invention, l'actionneur est, de préférence,constitué principalement d'un ensemble moto-réducteur électrique avec asservissement précis de la position de la tige La tige est creuse et comporte à l'intérieur un axe capable de coulisser de quelques mm Cet axe est maintenu sorti par un dispositif de type ressort C'est à cet axe que l'on fixe la quenouille. Lorsque la tige se déplace dans le sens "sortie",si la quenouille rencontre un obstacle sur sa trajectoire,le ressort est enfoncé,l'axe coulisse dans la tige et vient actionner un fin de course. Grâce à ce dispositif de détection,on peut déterminer par une procédure automatique le point de fermeture des busettes Ce point correspond à la position de sortie minimale de la tige permettant d'actionner le fin de course,corrigé de la course parcourue par l'axe pour enfoncer le ressort et actionner le fin de course. La position d'ouverture de la quenouille est ensuite déterminée à partir de ce point de référence. ) EXEMPLE. Le dispositif décrit ci-dessus a été monté sur un chantier de coulée continue destiné à la coulée simultanée de 5 plaques de format 1360 mm par 610 mm en alliage d'aluminium 5052 (Norme Aluminum Association) Les lingotières sont disposées35 parallèles entre elles et transversalement par rapport à l'axe du chenal d'alimentation. Leur hauteur est de 115 mm La valeur de consigne pour dh est de 3 mm au dessus du faux-fond à double courbure La valeur de consigne pour N 3 est de 48 mm en-dessous du niveau supérieur de la lingotière La vitesse de descente est de 42 mm/minute Ces paramètres ont été introduits dans le système5 d'automatismes. Un premier ordre a lancé l'étape préalable de recherche des points de fermeture Selon les écoulements,ces points se sont trouvés être situés entre 18 et 29 mm de la course des actionneurs qui est de 100 mm ( O mm = tige complètement10 sortie) A la fin de cette étape,les actionneurs ont placé les quenouilles à leur point de fermeture. Un deuxième ordre a lancé la coulée proprement dite A la fin de l'étape de remplissage du chenal,l'obtention du niveau seuil a déclenché l'ouverture des quenouilles 7 mm au-dessus15 du point de fermeture. La première lingotière à arriver à la hauteur dh l'a atteint 18 secondes après l'ouverture des quenouilles,la dernière 25 secondes après cette ouverture. Toutes les lingotières ont rallié le niveau N 1 au temps de20 consigne T 1 = 40 s, en suivant des lois de consigne particulières. Le niveau N 3 a été atteint par l'ensemble des lingotières 85 secondes après l'ouverture des quenouilles,moment auquel le plateau support des faux-fonds a commencé sa descente.25 REVENDICATIONS. 1 Procédé pour le démarrage et la poursuite de la coulée automatique à plusieurs écoulements sur un chantier de coulée continue de plaques ou de billettes en alliage métallique et en particulier d'alliage d'aluminium caractérisé en ce qu'il comporte une phase préalable, déclenchée par une première10 commande et une succession de phases suivantes,déclenchées par une deuxième commande,qui réalisent les étapes suivantes: A)Durant la phase préalable: a) recherche automatique des points de fermeture par leurs quenouilles respectives des busettes alimentant les lingotières depuis le chenal situé au-dessus de celles-ci, b) prépositionnement des quenouilles, B)Durant la succession des phases principales: a) basculement ou ouverture de la quenouille du four d'alimentation en métal liquide, b) remplissage du chenal alimentant les lingotières, le métal étant empêché de s'écouler vers celles-ci par un ou des dispositifs appropriés, c) à l'instant T O o le niveau de métal liquide dans le chenal atteint une valeur prédéterminée, ouverture du ou des dispositifs empêchant le métal de s'écouler dans les lingotières, positionnement des quenouilles à une valeur d'ouverture dite ouverture initiale et déclenchement de35 l'origine des temps d'une loi de variation de niveau de métal N en fonction du temps qui prendra effet un peu plus tard, et qui sera commune à toutes les lingotières: N = f(T), d) maintien d'un niveau constant dans le chenal à l'aide de moyens de détection de ce niveau et d 'un système de régulation agissant sur le basculement ou l'ouverture de la quenouille du four de maintien,5 e) chaque fois que le détecteur de métal liquide installé au dessus de chaque lingotière détecte une hauteur de métal déterminée dh au-dessus du faux-fond d'une lingotière particulière,passage pour cette lingotière à l'étape g décrite10 ci-après, f) si la hauteur dh n'est pas détectéedans chaque lingotière,au bout d'une période de temporisation déterminée à partir du temps T%,ouverture de la quenouille par incréments15 successifs à partir de l'ouverture initiale, g)Lorsque la hauteur dh a été détectée dans une lingotière, mise en route d'une régulation de niveau dans cette lingotière,selon une loi de niveau croissante en20 fonction du temps et linéaire entre le point de détection et le point (N 1,Tl) pour amener ce niveau à une valeur N 1 déterminée à l'avancela régulation agissant sur la position de la quenouille de la lingotière correspondante, h) au fur et à mesure que la hauteur de métal dh est détectée dans les autres lingotières,mise en route de la régulation de niveau dans ces lingotières,selon une loi de niveau croissante en fonction du temps propre à chaque lingotière pour amener ce niveau à la même valeur N 1 et au30 même temps Tl que ceux des autres lingotières,la régulation agissant toujours sur la position de la quenouille d'alimentation des lingotières, i) à partir du temps Tl,asservissement du niveau de métal dans l'ensemble des lingotières à la loi de niveau commune N = f(T),cette loi pouvant présenter un changement de pente en T 2,N 2 ou même plusieurs,5 j) au temps T 3,et après contrôle des niveaux par rapport au niveau théorique N 3, mise en route de la descente du plateau supportant les faux-fonds, application d'une loi de vitesse de descente prédéterminée et régulation10 du niveau N dans chacune des lingotières selon une nouvelle loi N = f(L)= f(longueur coulée), k) lorsque la longueur du produit coulé atteint une valeur programmée,basculement arrière du four ou fermeture de la quenouille du four pour arrêter l'alimentation en métal,poursuite de la coulée avec le métal contenu dans le chenal jusqu'à une baisse déterminée du niveau de métal dans les lingotières,relevage et inclinaison de la portion de chenal située audessus des lingotières et arrêt de la20 descente du plateau. 2 Procédé de démarrage et de coulée selon la revendication 1 caractérisé en ce que: -les quenouilles obturent les busettes au niveau de leur section supérieure, -le dispositif utilisé pour empêcher le métal de s'écouler vers les lingotières pendant l'étape de remplissage du chenal est constitué par l'ensemble des quenouilles,positionnées au point de fermeture lors de l'étape30 préalable. 3 Procédé de démarrage et de coulée selon la revendication 1 caractérisé en ce que: -les quenouilles obturent les busettes au niveau de leur section inférieure, -le dispositif utilisé pour empêcher le métal de s'écouler vers les lingotières pendant l'étape de remplissage du chenal est constitué par un barrage disposé juste en amont de la première busette, -les quenouilles sont déjà prépositionnées à la valeur dite d'ouverture initiale pendant l'étape préalable. 4 Procédé de démarrage et de coulée selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que,au cours de l'étape c,lorsque le niveau de métal liquide dans le chenal atteint une valeur prédéterminée,on ouvre les quenouilles ou on les10 maintient,si elles sont déjà ouvertes,à une position d'ouverture assez forte pour avoir un flux de métal élevé évitant les figeages,on déclenche une loi de variation de niveau de métal commune à toutes les lingotières N = f(T),puis on referme partiellement les quenouilles jusqu'à la position15 dite d'ouverture initiale. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la descente du plateau commence dès que les deux conditions suivantes sont réalisées:20 -T > T 3 -pour toute lingotière n, Nn dans une fourchette admissible autour de N 3 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la descente du plateau commence dès que les deux conditions suivantes sont réalisées: -T > T 3 d T -pour toute lingotière n, Nn dans une fourchette admissible autour de N 3 7 Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les régulations de niveau sont à action proportionnelle et intégrale. 8 Dispositif pour le démarrage et la poursuite de la coulée automatique à plusieurs écoulements sur un chantier de coulée continue de plaques ou de billettes en alliage métallique et en particulier d'alliage d'aluminium caractérisé en ce qu'il5 comporte: a) un moyen d'alimentation en métal liquide à partir d'un four de maintien,par exemple un système de basculement ou de quenouille, b) un chenal alimentant les lingotières de coulée continue à l'aide de busettes et de quenouilles, c) des moyens de maintien d'un niveau constant dans le chenal comprenant un système de détection de ce niveau et un système de régulation agissant sur le basculement ou la position de la quenouille du four de maintien,15 d) des moyens d'obturation totale ou partielle des orifices calibrés de chaque lingotière,comprenant chacun un pointeau appelé quenouille,et un actionneur de ce pointeau,capable de chercher automatiquement le point de fermeture de l'orifice, e) des capteurs de niveau de métal liquide installés au dessus de chaque lingotière, f) un système de régulation asservissant le niveau de métal dans chaque lingotière à une loi de croissance déterminée propre à cette lingotière,par commande de l'actionneur agissant sur la section de l'orifice d'alimentation de cette lingotière, g) un système détectant qu'un niveau déterminé N 3 est atteint dans l'ensemble des lingotières et commandant la descente du plateau supportant les faux-fonds obturant le fond30 des lingotières au démarrage selon une loi de vitesse prédéterminée, h) un système détectant que la longueur programmée du produit coulé est atteinte et commandant l'arrêt de la descente du plateau,la fermeture complète des moyens d'obturation des orifices d'alimentation des lingotières et l'arrêt de l'alimentation du chenal de coulée à partir du four de coulée. 9 Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'actionneur de la quenouille est un moto-réducteur électrique avec asservissement de position comportant: -une tige creuse, -un axe à l'intérieur de cette tige,capable de coulisser de quelques mm,à l'extrémité duquel est fixée la quenouille,et qui est maintenu sorti par un système de type ressort, -un fin de course,actionné par l'axe coulissant quand celui-ci,contrariant la poussée du ressort,est repoussé à l'intérieur de la tige. 10 Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9 caractérisé en ce que le système de détection du niveau de métal liquide dans les lingotières est un capteur capacitif de niveau constitué: d'un condensateur plan dont une première armature est la surface supérieure du métal dans la lingotière et la deuxième une plaque parallèle à cette surface et à une certaine distance de cette surface, -d'un pont de mesure comparant la capacité de ce condensateur plan à une capacité fixe de référence, -d'un servomoteur asservi au pont de mesure capable de déplacer la deuxième armature vers le haut ou vers le bas pour maintenir constante la capacité entre la deuxième armature et la surface du métal,30 -d'un système produisant un signal proportionnel au déplacement de la deuxième armature.