Brevet FR2689974A1 — publié le 19931015

L'invention est relative à la mesure de température de produits métalliques et en particulier de produits plats tels que des brames d'acier pendant leur fabrication dans des machines de coulée continue. Pour fabriquer des brames, notamment des brames d'acier on utilise des machines de coulée continue constituées d'une lingotière refroidie de section rectangulaire ouverte à sa partie supérieure et à sa partie inférieure et de deux séries de rouleaux situés sous la lingotière et disposés par paires espacées suivant l'axe de déplacement de la brame, de part et d'autre de la brame, le tout étant maintenu par un bâti. On verse du métal liquide de façon continue dans la lingotière, où il se solidifie partiellement et on ltextrait sous la lingotière en le maintenant par les séries de rouleaux. Pendant le passage du métal entre les rouleaux, celui-ci est arrosé pour être refroidi afin de poursuivre la solidification pour qu'en sortie des séries de rouleaux la solidification soit complète. On obtient ainsi un demi-produit en acier solide sous forme de ruban épais qui peut être découpé en tron çons constituant des brames. Par extension on appelle également brame le demi-produit tel qu'il existe dans la machine, entre la lingotière et la sortie des séries de rouleaux. Pour contrôler le bon fonctionnement de la coulée, on est amené à mesurer l'évolution de la température de la brame le long de la machine. Pour celà on utilise habituellement un ou plusieurs pyromètres optiques et on vise la surface de la brame entre deux rouleaux successifs. Mais cette méthode présente des inconvénients. En effet, la brame peut être couverte de calamine, il peut y avoir de l'eau ou de la vapeur d'eau et de la poussière qui perturbent la mesure pyrométrique. De plus, pour avoir un profil d'évolution de la température le long de la machine, il faut un grand nombre de pyromètres. Enfin l'intervalle entre les pyromètres n'est jamais suffisamment petit pour apprécier ce qui se passe au droit d'un gicleur par exemple. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif permettant de mesurer de façon fiable et commode la température de surface d'une brame le long d'une machine de coulée continue. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de mesure de l'évolution de la température de surface d'un produit métallique et notamment d'un produit plat tel qu'une brame en acier, en cours d'élaboration et en défilement, dans une machine de coulée continue comprenant notamment une pluralité de paires de rouleaux d'extraction et de guidage du produit métallique, situés de part et d'autre du produit métallique en contact avec deux faces opposées de ce produit et espacés suivant un axe de défilement du produit, caractérisé en ce que - on place au contact de l'une des faces du produit en défilement, immédiatement en amont d'un rouleau, au moins un thermocouple fixé sur un support comportant des moyens d'ancrage en saillie venant en appui sur la face du produit de manière que le moyen de mesure et son support passent entre le rouleau et la face du produit et soient fixés sur le produit par incrustation des moyens d'ancrage dans le métal du produit, - on recueille et on exploite un signal délivré par le thermocouple et représentatif de la température de surface du produit, pendant le défilement du produit sur lequel est fixé le support de thermocouple. L'invention a également pour objet un dispositif de mesure comportant - au moins un thermocouple, - un support de thermocouple comportant des moyens d'ancrage en saillie et un logement de thermocouple suivant une direction longitudinale du support comportant une partie d'extrémité destinée à recevoir la soudure chaude du thermocouple, et - une unité de recueil et de traitement du signal du thermocouple à laquelle est relié le thermocouple par son extrémité opposée à la soudure chaude. Le support de thermocouple peut comporter un tube et une pluralité de patins de forme plate ayant deux faces opposées, munies de griffes sur une de leurs faces et réparties suivant la longueur du tube et un patin d'extrémité muni de griffes fixé à une extrémité du tube comportant un évidement situé dans le prolongement axial de l'espace interne du tube, le thermocouple étant réalisé sous la forme d'un câble chemisé disposé suivant l'axe de l'espace interne du tube et ayant une extrémité constituant une soudure chaude disposée dans l'évidement du patin d'extrémité. L'évidement du patin d'extrémité peut être une saignée ouverte sur une face du patin d'extrémité et débouchant dans une partie d'extrémité de l'espace interne du tube. L'évidement du patin d'extrémité peut également être une cavité prolongeant l'espace interne du tube et débouchant dans un trou perpendiculaire à l'axe du tube ayant une extrémité sur une face du patin d'extrémité opposée à la face comportant les griffes et fermée par un point de soudure et une extrémité opposée à l'intérieur d'une griffe. Dans ce cas, lorsque le câble thermocouple chemisé est en place, on ferme le trou débouchant sur la face supérieure du patin d'extrémité en réalisant le point de soudure. De préférence, un raidisseur de forme sensiblement plane est fixé sur le support le long d'une génératrice du tube de telle façon que les patins et le raidisseur soient dans le même plan. Le tube peut contenir une poudre réfractaire telle que de la poudre d'alumine, remplissant son espace intérieur, autour du thermocouple servant à éviter le laminage du thermocouple et garantissant ainsi la position de la soudure chaude, base de la mesure. Ce procédé et le dispositif permettent de mesurer avec fiabilité l'évolution de la température d'une brame pendant son passage dans la machine de coulée continue et ainsi déterminer des grandeurs caractéristiques du procédé de coulée continue. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en regard des figures annexées dans lesquelles - La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une partie d'une brame en défilement entre deux rouleaux de guidage d'une machine de coulée continue et un dispositif de mesure de température, suivant l'invention. - La figure 2 est une vue en perspective du support de thermocouple d'un dispositif de mesure suivant l'invention. - La figure 3 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un patin d'extrémité d'un dispositif support de thermocouple. - La figure 4 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'un patin d'extrémité d'un dispositif support de thermocouple. Sur la figure 1, on voit une brame 1 en cours de coulée dans une machine de coulée continue comportant des rouleaux d'extraction et de guidage tels que les rouleaux 2, 3 constituant une paire de rouleaux disposés en vis-àvis et venant en contact, de part et d'autre de la brame 1, avec les grandes faces 4 et 5 de la brame 1. Les rouleaux 2 et 3 montés dans le bâti de la machine de coulée avec leurs axes horizontaux sont disposés en-dessous de la lingotière de coulée (non représente), dans la partie supérieure du parcours de la brame qui est en défilement dans la direction verticale, comme représenté par la flèche 6. On a également représenté un dispositif 8 de mesure de la température superficielle de la brame 1 en cours de coulée qui comporte un support de thermocouple 10 sur lequel est fixé un thermocouple qui est relié à une unité de recueil et de traitement 9 du signal du thermocouple, par un moyen de liaison souple 11 qui peut être constitué par un prolongement du thermocouple et qui comporte une longueur de réserve sous forme d'un enroulement lla permettant d'assurer la transmission du signal du thermocouple à l'unité 9 pendant le déplacement de la brame 1. Comme il sera expliqué ci-dessous, le support de thermocouple 10 comporte des patins munis de saillies qui sont appliqués contre la face 4 de la brame 1 sur laquelle on réalise la mesure de température, lors de la mise en place du support de thermocouple. Pour réaliser la mesure, le support de thermocouple 10 est disposé contre la surface 4 de la brame, immédiatement en amont d'un rouleau 2 et introduit entre la brame et le rouleau. Le support 10 sur lequel est fixé le thermocouple de mesure passe entre le rouleau 2 et la brame 1, ce qui réalise 1 incrustation des saillies des patins dans le métal de la brame 1 qui est à l'état partiellement solidifié. Le support 10 est ainsi rendu solidaire de la brame 1 pendant son défilement dans la machine de coulée. Le signal de mesure du thermocouple est transmis en continu à l'unité de traitement 9 qui permet d'enregistrer ou d'afficher la température superficielle de la brame 1. Le support du thermocouple 10 fixé sur la face 4 de la brame qui devient la face supérieure de la brame dans la partie horizontale de son parcours peut être détaché de la brame et retiré à la sortie de la machine de coulée. Le support de thermocouple repéré généralement par 10 à la figure 2 comprend un tube 12 en acier sur lequel sont fixés par soudure des patins 13, 14 munis de griffes 15, 16, 17, 18 durcies par trempe. A l'une des extrémités 19 du tube est fixé un patin d'extrémité muni également de griffes 21, 22 trempées. Les faces planes opposées des patins sont parallèles à un même plan et constituent une face externe et une face interne. Toutes les griffes des patins sont en saillie sur la face interne qui est destinée à venir en contact avec la brame. Un raidisseur 23 constitué d'une grille en métal déployé ou de languettes de métal régulièrement espacées est soudé sur une génératrice du tube de façon à se trouver dans le même plan que les patins. L'extrémité du tube 12 située à l'opposé du patin d'extrémité peut être coudée dans la direction de la face interne des patins. Dans un premier mode de réalisation, le patin 20 d'extrémité comporte sur sa face interne une saignée 24 qui se trouve dans le prolongement du tube 12 (Figure 3). Le thermocouple 28 est disposé suivant l'axe du tube 12 dont l'espace interne est rempli d'une poudre isolante et réfractaire. La partie d'extrémité du câble de thermocouple chemisé 28 comportant la soudure chaude 30 du thermocouple est fixée dans la saignée 24 par une brasure 31. Dans un deuxième mode de réalisation, le patin 20' comporte (Figure 4) une cavité 25 dans le prolongement de l'espace interne du tube 12' qui débouche dans un trou 26 perpendiculaire à l'axe du tube 12', situé dans l'axe d'une griffe 22T et qui pénètre légèrement à l'intérieur de celle-ci. Le trou 26 est bouché par un point de soudure 27. Un câble thermocouple chemisé 28' est disposé suivant l'axe du tube 12' et comporte une partie d'extrémité à l'intérieur du patin d'extrémité 20'. Cette extrémité située dans le patin comporte la soudure chaude 30' du thermocouple. Le câble 28' est placé de telle sorte que la soudure chaude 30' soit en contact avec le fond du trou 26. Il est éventuellement maintenu en position par une brasure. Dans ce cas, le câble 28' est mis en position avant que le bouchon de soudure 27 soit réalisé. Dans le cas des deux modes de réalisation, l'extrémité du câble thermocouple chemisé opposée à la soudure chaude est reliée à des moyens de mesure et d'enregistrement comme représenté sur la figure 1. Pour bien protéger le câble thermocouple et garantir la position de la soudure chaude, le tube 2 est rempli de poudre réfractaire, par exemple d'alumine. Pour réaliser une mesure de température sur une brame dans une machine de coulée continue comprenant deux séries de rouleaux de guidage et d'entraînement placés sous la lingotière et qui enserrent la brame, on place le support 10 du dispositif au sommet de la machine immédiatement en amont d'un rouleau et contre la brame, puis on lâche le dispositif. Le dispositif est alors entraîné par la brame et écrasé entre la brame et le rouleau. Les griffes pénètrent dans la brame, ce qui agrafe le dispositif sur la brame qui l'entraîne dans son parcours dans la machine. Simultanément, la soudure chaude est plaquée sur la brame si bien qu'elle est portée à la température de celle-ci. De préférence, le patin d'extrémité 20 ou 20' est disposé par rapport à la brame, au voisinage de sa partie centrale. Le câble thermocouple étant relié à des moyens de recueil et de traitement du signal du thermocou ple, ces moyens mesurent et enregistrent la température de la brame. Le support 10 est placé de telle façon que le câble thermocouple 28 ou 28'ou son prolongement 11 (figure 1) qui se dévide pendant la mesure soit en dehors de l'emprise de la brame sur les rouleaux. Lorsque le tube est coudé, la partie coudée du tube s'étend à l''extérieur de la brame de façon telle que le câble de thermocouple défile à mi-distance entre les deux grandes faces de la brame. Pour introduire le support 10 entre la brame et un rouleau et l'amener au contact de la brame 1, on peut procéder soit de front en déplaçant le dispositif parallèlement à lui-même dans une direction perpendiculaire aux axes des rouleaux et en le glissant entre deux paires de rouleaux successives, soit latéralement en le déplaçant parallèlement à lui-même dans une direction parallèle aux axes des rouleaux et en le glissant dans l'espace délimité par la brame et deux paires de rouleaux successives. Dans les deux cas on peut utiliser pour cette opération un support adapté en particulier à la configuration de la machine de coulée continue. On notera qu'il est possible de placer plusieurs thermocouples à l'intérieur du tube, la soudure chaude de chacun des thermocouples étant associée à un patin. Ceci permet de mesurer l'évolution de la température en plusieurs points répartis sur la largeur de la brame. Enfin, cette technique de mesure peut être appliquée aux produits longs tels que les blooms et les billettes par exemple. REVENDICATIONS 1.- Procédé de mesure de l'évolution de la température de surface d'un produit métallique (1) et notamment d'un produit plat tel qu'une brame en acier, en cours d'élaboration et en défilement, dans une machine de coulée continue comprenant notamment une pluralité de paires de rouleaux (2, 3) d'extraction et de guidage du produit métallique, situés de part et d'autre du produit métallique en contact avec deux faces opposées (4, 5) de ce produit (1) et espacés suivant un axe de défilement du produit, caractérisé en ce que - on place au contact de l'une des faces (4) du produit en défilement, immédiatement en amont d'un rouleau (2), au moins un thermocouple (28, 28') fixé sur un support (10) comportant des moyens d'ancrage (15, 16, 17, 18, 21, 22) en saillie venant en appui sur la face (4) du produit de manière que le thermocouple (28, 28') et son support (10) passent entre le rouleau (2) et la face (4) du produit et soient fixés sur le produit (1) par incrustation des moyens d'ancrage dans le métal du produit, - on recueille et on exploite un signal délivré par le thermocouple (28, 28') et représentatif de la température de surface du produit (1), pendant le défilement du produit sur lequel est fixé le support de thermocouple (10). 2.- Dispositif de mesure de la température de surface d'un produit plat métallique (1) et notamment d'une brame en acier, en cours d'élaboration et en défilement, dans une machine de coulée continue comprenant notamment une pluralité de paires de rouleaux (2, 3) d'extraction et de guidage du produit plat, situés de part et d'autre du produit plat en contact avec deux grandes faces opposées (4, 5) de ce produit plat (1) et espacés suivant un axe de défilement du produit plat, caractérisé en ce qu'il comporte - au moins un thermocouple (28, 28'), - un support de thermocouple (10) comportant des moyens d'ancrage (15, 16, 17, 18, 21, 22) en saillie et un logement de thermocouple suivant une direction longitudinale du support (10) comportant une partie d'extrémité (24, 25) destinée à recevoir la soudure chaude du thermocouple (28, 28'), et - une unité de recueil et de traitement (9) du signal du thermocouple (28, 28') à laquelle est relié le thermocouple (28, 28') par son extrémité opposée à la soudure chaude. 3.- Dispositif de mesure suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le support de thermocouple (10) comporte un tube (12, 12') et une pluralité de patins (13, 14) de forme plate ayant deux faces opposées, munis de griffes (15, 16, 17, 18) sur une de leurs faces et répartis suivant la longueur du tube (12, 12') et un patin d'extrémité (20, 20') muni de griffes (21, 22, 22') fixé à une extrémité du tube (12, 12') comportant un évidement (24, 25) situé dans le prolongement axial de l'espace interne du tube (12, 12'), le thermocouple (28, 28') étant réalisé sous la forme d'un câble chemisé disposé suivant l'axe de l'espace interne du tube (12, 12') et ayant une extrémité constituant une soudure chaude disposée dans l'évidement (24, 25) du patin d'extrémité (20, 20'). 4.- Dispositif selon la revendication 3, ca ractérisé en ce que l'évidement du patin d'extrémité (20) est une saignée (24) ouverte sur une face du patin d'extrémité (20) et débouchant dans une partie d'extrémité (19) de l'espace interne du tube (12). 5.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'évidement du patin d'extrémité (20') est une cavité (25) prolongeant l'espace interne du tube (12') et débouchant dans un trou (26) perpendiculaire à l'axe du tube ayant une extrémité sur une face du patin d'extrémité (10) opposée à la face comportant les griffes (21, 22, 22') fermée par un point de soudure (27) et une extrémité opposée à l'intérieur d'une griffe (22'). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'un raidisseur (23) de forme sensiblement plane est fixé sur le support le long d'une génératrice du tube (12) de telle façon que les patins (13, 14, 20, 20') et le raidisseur (23) soient dans le même plan. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le tube (12, 12') contient une poudre réfractaire telle que de 1 'alu- mine, remplissant l'espace interne du tube, autour du thermocouple (28, 28').