FR2698806A1 - Procédé de remplissage automatique d'une lingotière de coulée continue, en début de coulée, et dispositif pour sa mise en Óoeuvre. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de remplissage automatique en métal en fusion d'une lingotière (1) de coulée continue, en début de coulée avant le démarrage de l'extraction du produit coulé, selon lequel: - on détermine un temps de remplissage optimal entre le début du remplissage et le démarrage de l'extraction; - dans une première phase, on commande l'ouverture de moyens (5) de réglage du débit d'alimentation de la lingotière en métal en fusion, à une position telle que le débit moyen de métal soit supérieur à un débit théorique calculé en fonction du temps de remplissage optimum et des dimensions de la lingotière pour atteindre un niveau (Nc ) prédéterminé de démarrage de l'extraction, et, lorsque le niveau de métal dans la lingotière atteint un niveau intermédiaire (Ni ) détecté par des moyens (14, 15) de détection de niveau, situés en dessous du niveau de démarrage de l'extraction, les moyens de réglage du débit sont fermés pour arrêter l'écoulement de métal, et - dans une deuxième phase, les moyens de réglage du débit sont à nouveau ouverts à une position correspondant à un débit de fin de remplissage, lorsque le temps restant jusqu'au temps de remplissage optimal est égal au temps nécessaire pour que le métal s'écoulant audit débit de fin de remplissage atteigne le niveau de démarrage de l'extraction, détecté par le capteur (11).
Description
PROCEDE DE REMPLISSAGE AUTOMATIQUE D'UNE LINGOTIERE DE COULEE
CONTINUE, EN DEBUT DE COULEE, ET DISPOSITIF POUR SA
MISE EN OEWRE
La présente invention concerne la coulée continue des métaux, notamment de l'acier, et plus particulièrement un procédé de remplissage automatique de la lingotière par le métal en fusion en début de coulée, avant le démarrage de l'extraction du produit coulé, et un dispositif de coulée continue pour la mise en oeuvre du procédé.
CONTINUE, EN DEBUT DE COULEE, ET DISPOSITIF POUR SA
MISE EN OEWRE
La présente invention concerne la coulée continue des métaux, notamment de l'acier, et plus particulièrement un procédé de remplissage automatique de la lingotière par le métal en fusion en début de coulée, avant le démarrage de l'extraction du produit coulé, et un dispositif de coulée continue pour la mise en oeuvre du procédé.
Lors du commencement d'une coulée, une première étape consiste à remplir de métal en fusion la lingotière dont l'extrémité inférieure est préalablement obturée par une tête d'un mannequin. Cette étape se termine lorsque le métal atteint un niveau prédéterminé, quelques centimètres en dessous de l'extrémité supérieure de la lingotière.
A ce moment le niveau est détecté, par exemple par un capteur à induction, qui commande le démarrage de l'extraction du produit coulé en agissant sur le mannequin.
Le capteur sert ensuite à la régulation du niveau de métal en fusion, qui doit être maintenu sensiblement constant pendant la coulée, en agissant sur des moyens de réglage du débit d'alimentation de métal. Ces moyens de réglage de débit sont couramment constitués par un obturateur, tel qu'une quenouille, qui équipe le récipient contenant le métal en fusion et qui permet d'obturer plus ou moins l'orifice d'écoulement du métal. Cet orifice est relié à une busette d'alimentation dont, couramment, l'extrémité est située dans la lingotière et constamment immergée dans le métal coulé après la phase de démarrage.
Couramment, le débit de métal lors de la phase de remplissage est contrôlé par un opérateur qui agit directement sur l'obturateur jusqu'à ce que le métal atteigne le niveau prédéterminé, détecté par le capteur qui assure ensuite la régulation automatique de niveau.
Mais il ne suffit pas de simplement remplir la lingotière jusqu'à ce niveau et de commencer alors l'extraction pour assurer un bon démarrage de la coulée. En effet, il est nécessaire que le métal coulé séjourne pendant un temps suffisant dans la lingotière avant de commencer l'extraction, faute de quoi ce métal est insuffisamment solidifié en surface et des percées peuvent se produire sous la lingotière par rupture des peaux solidifiées, celles-ci n'étant plus soutenues dès leur sortie de la lingotière.
Inversement, si la durée du remplissage est trop longue, du fait d'un débit d'alimentation trop faible, le métal sera trop solidifié en sortie de lingotière.
Par ailleurs, il n'est pas possible de déterminer précisément, en début de coulée, une relation entre le débit de métal et l'ouverture de l'obturateur, ce qui fait qu'on ne peut définir une position d'obturateur assurant le remplissage pendant la durée souhaitée. Ceci est dû à plusieurs facteurs, notamment au fait que le débit ne s'établit pas instantanément régulièrement à l'ouverture de l'obturateur.
Par exemple, il est connu que pour éviter un figeage de métal au niveau de l'obturateur ou de la busette, lors de l'ouverture de l'obturateur, celui-ci doit être ouvert pratiquement au maximum pour permettre un débit suffisant pour entraîner les éventuels accrochages de métal et amener l'obturateur et la busette à leur température de service.
Ceci conduit à un débit qui serait trop important s'il était maintenu par la suite, en égard à la nécessité de ne pas remplir trop vite la lingotière. I1 est donc nécessaire de réduire rapidement ce débit dès que l'écoulement de métal est assuré. Pour cela l'opérateur commande alors la fermeture partielle de l'obturateur. Mais comme l'opérateur ne peut précisément contrôler le débit ni voir le niveau de métal en lingotière tant que ce niveau n'est pas proche de l'extrémité supérieure de la lingotière, il est conduit à agir sur l'ouverture de l'obturateur "en aveugle" en se basant essentiellement sur son expérience pour estimer le degré d'ouverture qui lui permettra d'obtenir une durée de remplissage correcte.Couramment l'opérateur fait varier périodiquement l'ouverture de manière à créer des périodes de fort débit pour éviter les figeages et/ou supprimer les accrochages éventuels, et des périodes de débit plus faible pour augmenter le temps de remplissage.
Il a déjà été proposé (par le document DE 3421344) d'automatiser cette procédure en programmant les actionneurs de l'obturateur, conformément à ce qui est décrit ci-dessus, les variations périodiques d'ouverture étant maintenues jusqu'à ce que le métal soit détecté par le capteur de niveau haut qui commande alors le démarrage de l'extraction et la régulation de niveau.
Toutefois une telle automatisation ne permet pas d'assurer une durée de remplissage correcte, du fait que le débit n'est pas précisément contrôlé.
Il a aussi été proposé dans le document EP-A-0214797 un système de régulation de remplissage basé sur l'utilisation d'un modèle théorique de base définissant une hauteur de métal souhaitée en fonction du temps passé depuis le début de l'écoulement du métal et du temps de remplissage total souhaité, le niveau réel du métal étant détecté en permanence lors de sa montée dans la lingotière et le modèle théorique étant adapté en fonction de l'écart mesuré entre le niveau théorique défini par ledit modèle et le niveau réel, l'ouverture de l'obturateur étant commandée en permanence selon le modèle théorique adapté de manière à tendre à rapprocher le niveau réel du niveau défini par le modèle théorique de base.
Outre sa complexité, une telle régulation nécessite de pouvoir mesurer en permanence, ou au moins en de nombreux points, le niveau réel de métal. Or ce niveau fluctue fortement d'un point à l'autre de la lingotière, surtout au début du remplissage, tant que les ouïes de la busette ne sont pas immergées. De plus il est difficile et coûteux de disposer de moyens de détection du niveau sur toute ou au moins une grande partie de la hauteur de la lingotière.
La présente invention a pour but de fournir un système de remplissage automatique de la lingotière en début de coulée, qui soit simple, aisément adaptable à moindre frais sur des installations de coulée existantes, et permette d'assurer une durée de remplissage, avant démarrage de l'extraction, la plus proche possible de la durée de consigne.
Avec ces objectifs en vue, la présente invention a pour objet un procédé de remplissage automatique en métal en fusion d'une lingotière de coulée continue, en début de coulée avant le démarrage de l'extraction du produit coulé, selon lequel
- on détermine un temps de remplissage optimal entre le début du remplissage et le démarrage de l'extraction ;;
- dans une première phase, on commande l'ouverture de moyens de réglage du débit d'alimentation de la lingotière en métal en fusion, à une position telle que le débit moyen de métal soit supérieur à un débit théorique, calculé en fonction du temps de remplissage optimum et des dimensions de la lingotière pour atteindre un niveau prédéterminé de démarrage de l'extraction, et, lorsque le niveau de métal dans la lingotière atteint un niveau intermédiaire situé à une distance prédéterminée en dessous du niveau de démarrage de l'extraction, les moyens de réglage du débit sont fermés pour arrêter l'écoulement de métal, et
- dans une deuxième phase, les moyens de réglage du débit sont à nouveau ouverts à une position correspondant à un débit de fin de remplissage, lorsque le temps restant jusqu'au temps de remplissage optimal est égal au temps nécessaire pour que le métal s'écoulant audit débit de fin de remplissage atteigne le niveau de démarrage de l'extraction.
- on détermine un temps de remplissage optimal entre le début du remplissage et le démarrage de l'extraction ;;
- dans une première phase, on commande l'ouverture de moyens de réglage du débit d'alimentation de la lingotière en métal en fusion, à une position telle que le débit moyen de métal soit supérieur à un débit théorique, calculé en fonction du temps de remplissage optimum et des dimensions de la lingotière pour atteindre un niveau prédéterminé de démarrage de l'extraction, et, lorsque le niveau de métal dans la lingotière atteint un niveau intermédiaire situé à une distance prédéterminée en dessous du niveau de démarrage de l'extraction, les moyens de réglage du débit sont fermés pour arrêter l'écoulement de métal, et
- dans une deuxième phase, les moyens de réglage du débit sont à nouveau ouverts à une position correspondant à un débit de fin de remplissage, lorsque le temps restant jusqu'au temps de remplissage optimal est égal au temps nécessaire pour que le métal s'écoulant audit débit de fin de remplissage atteigne le niveau de démarrage de l'extraction.
Lors de la première phase du procédé, le débit important de métal en fusion évite le figeage de ce métal sur les moyens de réglage de débit et/ou la busette d'alimentation de la lingotière. Ces organes sont portés à leur température de fonctionnement constant, et un arrêt de l'écoulement n'est plus alors préjudiciable. Il s'ensuit que lors de la réouverture des moyens de réglage de débit, l'écoulement de métal se rétablit aisément et plus régulièrement. Le débit réel de fin de remplissage est donc mieux contrôlable, car beaucoup mieux lié à la position d'ouverture des moyens de réglage de débit.
Préférentiellement, la position de réouverture des moyens de réglage de débit est déterminée de manière que le débit de fin de remplissage soit sensiblement égal à un débit prédéterminé correspondant à la vitesse d'extraction du produit coulé après le démarrage de l'extraction.
Ainsi, lorsque le métal atteint dans la lingotière le niveau de démarrage de l'extraction, et provoque ainsi ce démarrage, il n'y a pas de variation brusque de débit.
Selon une disposition particulière de l'invention, l'alimentation de la lingotière est faite par une busette du type immergée, et le niveau intermédiaire est fixé au-dessus des orifices de sortie de la busette immergée.
Ainsi l'arrêt de l'écoulement de la première phase du remplissage est réalisé lorsque ces orifices sont immergés dans le métal déjà coulé, ce qui évite un refroidissement de ceux-ci et, d'autre part, lors de la réouverture des moyens de réglage de débit, conduit à une alimentation de métal sous la surface libre du métal déjà coulé, et donc à moins de perturbations de l'écoulement.
Selon d'autres dispositions de l'invention, qui peuvent être prises indépendamment ou en combinaison
- la détection du métal coulé au niveau intermédiaire est réalisée par une mesure de température de la paroi de la lingotière audit niveau intermédiaire
- au début de la première phase, les moyens de réglage de débit sont ouverts dans une position d'ouverture maximale, puis refermés partiellement
- pendant la première phase, les moyens de réglage de débit sont successivement ouverts et fermés partiellement
- dans le cours de la première phase, l'ouverture des moyens de réglage de débit est adaptée en fonction du niveau réel du métal dans la lingotière, mesuré en un ou plusieurs points situés à des niveaux étagés en dessous du niveau intermédiaire, et du temps écoulé depuis le début du remplissage.
- la détection du métal coulé au niveau intermédiaire est réalisée par une mesure de température de la paroi de la lingotière audit niveau intermédiaire
- au début de la première phase, les moyens de réglage de débit sont ouverts dans une position d'ouverture maximale, puis refermés partiellement
- pendant la première phase, les moyens de réglage de débit sont successivement ouverts et fermés partiellement
- dans le cours de la première phase, l'ouverture des moyens de réglage de débit est adaptée en fonction du niveau réel du métal dans la lingotière, mesuré en un ou plusieurs points situés à des niveaux étagés en dessous du niveau intermédiaire, et du temps écoulé depuis le début du remplissage.
L'invention a aussi pour objet un dispositif de coulée continue comprenant une lingotière, des moyens de réglage du débit d'alimentation en métal liquide de la lingotière, des moyens de commande de la position d'ouverture desdits moyens de réglage, et des moyens de détection d'un niveau de consigne du métal coulé situés en partie supérieure de la lingotière pour commander le démarrage de moyens d'extraction du produit coulé.
Selon l'invention, le dispositif et caractérisé en ce qu'il comprend
- des moyens de détection d'un niveau intermédiaire de métal dans la lingotière, situés en dessous des moyens de détection du niveau de consigne
- des moyens de pilotage des moyens de commande de position d'ouverture reliés aux moyens de détection de niveau intermédiaire, pour commander la fermeture des moyens de réglage de débit lorsque les moyens de détection de niveau intermédiaire détectent la présence du métal coulé, et la réouverture desdits moyens de réglage de débit dans une position de fin de remplissage après une durée déterminée à compter du début de la coulée.
- des moyens de détection d'un niveau intermédiaire de métal dans la lingotière, situés en dessous des moyens de détection du niveau de consigne
- des moyens de pilotage des moyens de commande de position d'ouverture reliés aux moyens de détection de niveau intermédiaire, pour commander la fermeture des moyens de réglage de débit lorsque les moyens de détection de niveau intermédiaire détectent la présence du métal coulé, et la réouverture desdits moyens de réglage de débit dans une position de fin de remplissage après une durée déterminée à compter du début de la coulée.
Selon des dispositions particulières de l'invention
- le dispositif comprend des moyens de calcul pour déterminer, en fonction d'une durée totale optimale de remplissage et des dimensions de la lingotière, la position d'ouverture des moyens de réglage de débit depuis le début de la coulée et jusqu'à ce que les moyens de détection de niveau intermédiaire détectent la présence du métal coulé, et en fonction en plus de la position des moyens de détection de niveau intermédiaire, et de l'instant de début de coulée, l'instant de réouverture des moyens de réglage de débit et leur position d'ouverture de fin de remplissage
- les moyens de détection du niveau intermédiaire comportent des moyens de mesure de la température de la paroi de la lingotière
- les moyens de détection du niveau intermédiaire sont disposés pour détecter un niveau de métal liquide situé audessus des orifices de sortie d'une busette immergée
- les moyens de mesure de la température de la paroi comportent des thermocouples implantés dans les grandes faces de la lingotière
- les moyens de mesure de la température de paroi comportent des thermocouples implantés dans les petites faces de la lingotière, et des moyens de protection sont prévus pour empêcher des projections de métal sur lesdites petites faces ;;
- les moyens de protection comportent des plaques métalliques maintenues parallèlement aux petites faces, entre celles-ci et la busette, sensiblement sur toute la hauteur de la lingotière.
- le dispositif comprend des moyens de calcul pour déterminer, en fonction d'une durée totale optimale de remplissage et des dimensions de la lingotière, la position d'ouverture des moyens de réglage de débit depuis le début de la coulée et jusqu'à ce que les moyens de détection de niveau intermédiaire détectent la présence du métal coulé, et en fonction en plus de la position des moyens de détection de niveau intermédiaire, et de l'instant de début de coulée, l'instant de réouverture des moyens de réglage de débit et leur position d'ouverture de fin de remplissage
- les moyens de détection du niveau intermédiaire comportent des moyens de mesure de la température de la paroi de la lingotière
- les moyens de détection du niveau intermédiaire sont disposés pour détecter un niveau de métal liquide situé audessus des orifices de sortie d'une busette immergée
- les moyens de mesure de la température de la paroi comportent des thermocouples implantés dans les grandes faces de la lingotière
- les moyens de mesure de la température de paroi comportent des thermocouples implantés dans les petites faces de la lingotière, et des moyens de protection sont prévus pour empêcher des projections de métal sur lesdites petites faces ;;
- les moyens de protection comportent des plaques métalliques maintenues parallèlement aux petites faces, entre celles-ci et la busette, sensiblement sur toute la hauteur de la lingotière.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va être faite à titre d'exemple d'un dispositif de coulée continue d'acier conforme à l'invention et du procédé de remplissage automatique de la lingotière utilisant ce dispositif.
On se reportera aux dessins annexées dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique du dispositif de coulée continue ;
- la figure 2 est une vue de la lingotière en coupe selon la ligne II-II de la figure 1
- la figure 3 est un graphique montrant l'évolution des signaux issus des détecteurs de niveaux et des signaux de commande des moyens de réglage de débit et des moyens d'extraction du produit coulé.
- la figure 1 est une vue schématique du dispositif de coulée continue ;
- la figure 2 est une vue de la lingotière en coupe selon la ligne II-II de la figure 1
- la figure 3 est un graphique montrant l'évolution des signaux issus des détecteurs de niveaux et des signaux de commande des moyens de réglage de débit et des moyens d'extraction du produit coulé.
Le dispositif représenté à la figure 1 comprend une lingotière 1 de coulée continue, un recipient 2 contenant l'acier en fusion, tel qu'un tundish, qui porte une busette 3 de type immergée. Une telle busette se caractérise par le fait que son ou ses orifices de sortie 4 ou ouïes, sont situés en permanence en dessous de la surface libre de l'acier contenu dans la lingotière, et donc immergées dans l'acier coulé, lors du régime permanent de coulée et d'extraction du produit.
Le récipient 2 comporte des moyens de réglage de débit 5, constitués par une quenouille 6 mobile verticalement coopérant avec un siège 7 pour obturer plus ou moins l'orifice 8 de vidange du récipient 2, relié à la busette 3.
La quenouille 6 est reliée mécaniquement à un vérin 9 de commande, lui-même piloté par des moyens 10 de commande de la position d'ouverture de la quenouille.
La lingotière 1 est équipée de moyens de détection d'un niveau de consigne Nc de l'acier, tel qu'un capteur électromagnétique 11 situé à l'extrémité supérieure de la lingotière.
Le capteur 11 est relié aux moyens 10 de commande de la position d'ouverture, et, en détectant les variations de niveau réel du métal, pilote la position de la quenouille 6 pour réguler le débit de métal s'écoulant dans la busette, de manière à maintenir le métal au voisinage du niveau de consigne Nc pendant toute la coulée.
De plus le capteur 11 commande, par des moyens non représentés, le démarrage de l'extraction du produit coulé, en provoquant le déplacement vers le bas d'un mannequin 12 qui porte une tête de mannequin 13, introduite dans la partie inférieure de la lingotière pour obturer temporairement celle-ci avant le début de la coulée.
La lingotière comporte des moyens 14 de détection d'un niveau intermédiaire Ni de métal, comportant par exemple un thermocouple 15 implanté dans une paroi de la lingotière pour mesurer la température de cette paroi au voisinage de sa surface interne. Le thermocouple 15 est implanté à un niveau tel qu'il permet de détecter une élévation de température lorsque la surface libre de métal coulé atteint le niveau intermédiaire Ni, situé au-dessus des orifices 4 de sortie de la busette.
A titre d'exemple, dans une lingotière de hauteur totale de 900 mm, les différents niveaux, mesurés à partir du niveau No de l'extrémité supérieure de la lingotière, sont les suivants
- niveau de consigne Nc = 75 mm
- niveau intermédiaire Ni = 250 mm
- niveau supérieur de la tête de mannequin Nw : 600 mm le capteur 11 étant situé à environ 75 mm au-dessus du niveau de consigne Nc.
- niveau de consigne Nc = 75 mm
- niveau intermédiaire Ni = 250 mm
- niveau supérieur de la tête de mannequin Nw : 600 mm le capteur 11 étant situé à environ 75 mm au-dessus du niveau de consigne Nc.
Dans l'exemple représenté, le thermocouple est implanté dans les petites faces 21 de la lingotière, c'est-à-dire les parois de plus faible largeur. Des moyens de protection constitués par exemple par des plaques métalliques 20 sont placées, avant le début de la coulée, dans la lingotière, sensiblement parallèlement aux petites faces et à distance de celles-ci, pour empêcher que des projections de métal issu de la busette n'atteignent lesdites petites faces dans la zone d'implantation du thermocouple, ce qui risquerait de fausser la détection de niveau effectuée par ce thermocouple.
Ces plaques 20 qui sont préférentiellement réalisées dans un métal de composition voisine de celle du métal coulé et s'étendent sensiblement sur toute la hauteur de la lingotière fondent dans le métal coulé au fur et à mesure de sa montée dans la lingotière.
Le thermocouple peut aussi être implanté dans une grande face 22 de la lingotière, auquel cas les plaques de protection ne s'avèrent plus nécessaires puisque les orifices de sortie de la busette étant dirigées parallèlement aux grandes faces, les risques de projection de métal coulé sont pratiquement supprimés.
Les moyens 14 de détection de niveau intermédiaire sont reliés à des moyens de pilotage 16, eux-mêmes reliés aux moyens 10 de commande de position d'ouverture de la quenouille.
Des moyens 17 de commande de début de la coulée sont reliés aux moyens 10 de commande de position d'ouverture et à des moyens de calculs 18, reliés aux moyens de pilotage 16.
On va maintenant décrire, en relation avec la figure 3, les différentes phases du remplissage automatique de la lingotière.
Sur cette figure 3, on a représenté, en fonction du temps
- par le tracé 31, l'évolution du signal issu du thermocouple 15
- par le tracé 32, l'évolution du signal issu du capteur 11
- par le tracé 33, la position d'ouverture de la quenouille 6, et
- par le tracé 34, la vitesse des moyens d'extraction du produit coulé.
- par le tracé 31, l'évolution du signal issu du thermocouple 15
- par le tracé 32, l'évolution du signal issu du capteur 11
- par le tracé 33, la position d'ouverture de la quenouille 6, et
- par le tracé 34, la vitesse des moyens d'extraction du produit coulé.
Préalablement au début de coulée, on entre dans les moyens de calcul 10 les données concernant les dimensions de la lingotière, les différents niveaux, la relation entre la position de la quenouille et un débit théorique de métal coulé, et la durée totale optimale de remplissage.
De plus, on a entré dans ces moyens de calcul un programme de commande de la position d'ouverture, qui gère la position de la quenouille jusqu'à ce que le thermocouple détecte l'arrivée de métal coulé au niveau intermédiaire Ni.
Avant le début de la coulée, la quenouille est dans une position fermée, représentée par la partie 331 du tracé 33.
L'opérateur commande le début de coulée, par les moyens de commande 17, et définit ainsi un instant to.
Le signal de début de coulée est envoyé aux moyens de commande de position d'ouverture 10 qui provoquent la montée de la quenouille dans une position d'ouverture 332, et au calculateur 18 qui détermine l'instant tF souhaité de fin de remplissage, à partir de la durée totale optimale de remplissage, ainsi que l'instant t01 de réouverture de la quenouille pour la fin de remplissage, en fonction d'un débit souhaité de fin de remplissage QFT des dimensions de la lingotière et de la différence de niveau entre Nc et Ni.
Dès la commande de début de coulée, la position de la quenouille est commandée par le programme prédéterminé qui après l'ouverture en position maximale commande la fermeture partielle puis une série d'oscillations 334 entre une position de fermeture et d'ouverture partielle, destinées à éviter un figeage du métal coulé sur la quenouille ou son siège ou dans la busette. L'amplitude et la fréquence de ces oscillations sont par ailleurs déterminées de manière à assurer du débit moyen de métal pendant cette période, supérieur à un débit constant calculé qui serait nécessaire pour remplir la lingotière pendant la durée totale optimale de remplissage.
Pendant cette période on observe une lente montée du signal 31 du thermocouple qui correspond à un échauffement progressif de la paroi de la lingotière. Lorsque le métal arrive à hauteur du thermocouple 15, le signal augmente brusquement en 311, et provoque la fermeture de la quenouille en 335, et donc l'arrêt de l'écoulement de métal.
A l'instant t01, le calculateur 18 provoque la réouverture 336 de la quenouille, dans une position 337 préalablement calculée en fonction du débit de fin de remplissage QF
Le remplissage se poursuit alors, et le métal atteint la zone de détection du capteur 11, comme représenté au point 321 du tracé 32.
Le remplissage se poursuit alors, et le métal atteint la zone de détection du capteur 11, comme représenté au point 321 du tracé 32.
Lorsque ce capteur 11 indique que le métal a atteint le niveau de consigne Nc, il commande le démarrage de l'extraction (tracé 34) et prend le relai de l'automatisme de remplissage pour assurer la régulation de niveau en régime de coulée et d'extraction.
Préférentiellement le débit de fin de remplissage QF est choisi voisin du débit souhaité pour le régime permanent de coulée et d'extraction, lequel est déterminé en fonction de la vitesse d'extraction du produit coulé.
La position correspondante d'ouverture de la quenouille est déterminée par le calculateur à partir d'une loi expérimentale en fonction de l'ouverture de la quenouille et en prenant éventuellement en compte d'autres paramètres tels que la nature du métal coulé, sa hauteur dans le récipient 2, sa température, etc...
En variante, le programme générant la suite d'oscillations de la première phase de remplissage peut être remplacé par une régulation en fonction du niveau de métal mesuré en un ou plusieurs points situés à des niveaux étagés en dessous du niveau intermédiaire, et du temps écoulé depuis le début du remplissage. A cette fin on pourra utiliser d'autres thermocouples implantés dans la paroi de la lingotière, en dessous du thermocouple 15.
Claims (14)
1) Procédé de remplissage automatique en métal en fusion d'une lingotière (1) de coulée continue, en début de coulée avant le démarrage de l'extraction du produit coulé, selon lequel
- on détermine un temps de remplissage optimal entre le début du remplissage et le démarrage de l'extraction ;
- dans une première phase, on commande l'ouverture de moyens (5) de réglage du débit d'alimentation de la lingotière en métal en fusion, à une position telle que le débit moyen de métal soit supérieur à un débit théorique calculé en fonction dudit temps de remplissage optimum et des dimensions de la lingotière pour atteindre un niveau (Nc) prédéterminé de démarrage de l'extraction, et, lorsque le niveau de métal dans la lingotière atteint un niveau intermédiaire (Ni) situé à une distance prédéterminée en dessous du niveau de démarrage de l'extraction, les moyens de réglage du débit sont fermés pour arrêter l'écoulement de métal, et
- dans une deuxième phase, les moyens de réglage du débit sont à nouveau ouverts à une position correspondant à un débit de fin de remplissage, lorsque le temps restant jusqu'au temps de remplissage optimal est égal au temps nécessaire pour que le métal s'écoulant audit débit de fin de remplissage atteigne le niveau de démarrage de l'extraction.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position de réouverture des moyens (5) de réglage de débit est déterminée de manière que le débit de fin de remplissage soit sensiblement égal à un débit prédéterminé correspondant à la vitesse d'extraction du produit coulé après le démarrage de l'extraction.
3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'alimentation de la lingotière est faite par une busette (3) du type immergée, et le niveau intermédiaire est fixé au-dessus des orifices (4) de sortie de la busette immergée.
4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la détection du métal coulé au niveau intermédiaire (Ni) est réalisée par une mesure de température de la paroi (21) de la lingotière audit niveau intermédiaire.
5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que au début de la première phase, les moyens (5) de réglage de débit sont ouverts dans une position d'ouverture maximale (332), puis refermés partiellement.
6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans le cours de la première phase, les moyens de réglage de débit sont successivement ouverts et fermés (334) partiellement.
7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans le cours de la première phase, l'ouverture des moyens de réglage de débit est adaptée en fonction du niveau réel du métal dans la lingotière, mesure en un ou plusieurs points situés à des niveaux étagés en dessous du niveau intermédiaire (Ni), et du temps écoulé depuis le début du remplissage.
8) Dispositif de coulée continue comprenant une lingotière (1), des moyens (5) de réglage du débit d'alimentation en métal liquide de la lingotière, des moyens (10) de commande de la position d'ouverture desdits moyens de réglage, et des moyens (11) de détection d'un niveau de consigne du métal coulé situés en partie supérieure de la lingotière pour commander le démarrage de moyens d'extraction du produit coulé caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (14, 15) de détection d'un niveau intermédiaire (Ni)de métal dans la lingotière, situés en dessous de moyens de détection du niveau de consigne ; des moyens (16) de pilotage des moyens (10) de commande de position d'ouverture reliés aux moyens (14, 15) de détection de niveau intermédiaire, pour commander la fermeture des moyens (5) de réglage de débit lorsque les moyens de détection de niveau intermédiaire détectent la présence du métal coulé, et la réouverture desdits moyens de réglage de débit dans une position de fin de remplissage après une durée déterminée (tu1) à compter du début de la coulée.
9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif comprend des moyens (18) de calcul pour déterminer, en fonction d'une durée totale optimale de remplissage (tr) et des dimensions de la lingotière (1), la position d'ouverture des moyens (5) de réglage de débit depuis le début (to) de la coulée et jusqu'à ce que les moyens (14, 15) de détection de niveau intermédiaire détectent la présence du métal coulé, et, en fonction en plus de la position (Ni) des moyens de détection de niveau intermédiaire, et de l'instant (to) de début de coulée, l'instant (tu1) de réouverture des moyens de réglage de débit et leur position (337) d'ouverture de fin de remplissage.
10) Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens (14, 15) de détection du niveau intermédiaire comportent des moyens de mesure de la température de la paroi de la lingotière.
11) Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les moyens de détection du niveau intermédiaire (Ni) sont disposés pour détecter un niveau de métal liquide situé au-dessus des orifices (4) de sortie d'une busette (3) immergée.
12) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la température de la paroi comportent des thermocouples (15) implantés dans les grandes faces (22) de la lingotière (1).
13) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la température de paroi sont des thermocouples (15) implantés dans les petites faces (21) de la lingotière, et des moyens de protection (20) sont prévus pour empêcher des projections de métal sur lesdites petites faces.
14) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de protection comportent des plaques (20) métalliques maintenues parallèlement aux petites faces (21), entre celles-ci et la busette (3), sensiblement sur toute la hauteur de la lingotière (1).
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