CA1219729A - Procede de reglage du refroidissement secondaire d'une machine de coulee continue - Google Patents
Procede de reglage du refroidissement secondaire d'une machine de coulee continueInfo
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- CA1219729A CA1219729A CA000446173A CA446173A CA1219729A CA 1219729 A CA1219729 A CA 1219729A CA 000446173 A CA000446173 A CA 000446173A CA 446173 A CA446173 A CA 446173A CA 1219729 A CA1219729 A CA 1219729A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
- B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Selon ce procédé de réglage du refroidissement secondaire d'une machine de coulée continue d'un produit métallurgique soumis à une opération de décintrage, on prend en compte, comme connu en soi, les vitesses actuelle et passée du produit, et on prend en compte également la vitesse future (b) du produit de façon à compenser par anticipation un changement de température du produit dans la zone de décintrage dû à une modification prévue ou prévisible de sa vitesse par une modification préalable en sens inverse de la température obtenue par modification du régime de refroidissement. Lorsque le refroidissement secondaire est géré par un système de régulation paramétré sur la vitesse de coulée actuelle du produit, on compense par anticipation le changement de température en introduisant dans le système de régulation, à la place de la vitesse réelle (b), une vitesse fictive (c, d, e) comprise entre la vitesse réelle et la vitesse future dont on veut compenser les effets sur la température. (Figure 1).
Description
L'invention concerne un procédé de réglage du refroidissement secondaire d'une machine de coulée continue d'un produit métallurgique, du type selon lequel on prend en compte, comme connu en soi, la vitesse actuelle et la vitesse passée du produit métallurgique.
L'importance du refroidissement secondaire, tant sur la qualité des produits coulés que sur la productivité
de la machine de coulée n'est plus à démontrer. Un bon réglage du refroidissement secondaire permet notamment:
. d'assurer la solidification complete du produit avant un certain niveau dans la machine (redressage/oxycou-page);
. d'assurer une bonne tenue mécanique de la peau solidifiée le ~ong de la machine et, en particulier, d'évi-ter les problemes de gonflement dus ~ une température de surface trop élevée et générateurs de criques internes et de ségrégation centrales marquées;
. d'assurer une certaine régularité dans le refroidissement du produit et d'eviter par suite les brusques réchauEfements ou refroidissements susceptibles de creer des criques au front de solidification (criques medianes);
. de maintenir la temperature de surface au decin-trage dans la zone de bonne forgeabilite du metal et d'evi-ter ainsi la formation de criques transversales sur l'intrados.
En régime permanent, trouver le réglage optimal du refroidissement secondaire revient à trouver une répartition de l'eau le long du produit coulé dans les différentes zones de refroidissement de la machine qui assure ces conditions en optimisant un autre paramètre en relation directe avec la productivité de la machine: la vitesse de coulée. Cette opti-misation est à l'heure actuelle bien maitrisée.
L'importance du refroidissement secondaire, tant sur la qualité des produits coulés que sur la productivité
de la machine de coulée n'est plus à démontrer. Un bon réglage du refroidissement secondaire permet notamment:
. d'assurer la solidification complete du produit avant un certain niveau dans la machine (redressage/oxycou-page);
. d'assurer une bonne tenue mécanique de la peau solidifiée le ~ong de la machine et, en particulier, d'évi-ter les problemes de gonflement dus ~ une température de surface trop élevée et générateurs de criques internes et de ségrégation centrales marquées;
. d'assurer une certaine régularité dans le refroidissement du produit et d'eviter par suite les brusques réchauEfements ou refroidissements susceptibles de creer des criques au front de solidification (criques medianes);
. de maintenir la temperature de surface au decin-trage dans la zone de bonne forgeabilite du metal et d'evi-ter ainsi la formation de criques transversales sur l'intrados.
En régime permanent, trouver le réglage optimal du refroidissement secondaire revient à trouver une répartition de l'eau le long du produit coulé dans les différentes zones de refroidissement de la machine qui assure ces conditions en optimisant un autre paramètre en relation directe avec la productivité de la machine: la vitesse de coulée. Cette opti-misation est à l'heure actuelle bien maitrisée.
2~
En regime variable où l'évolution de la vitesse de coulée est imposée, optimiser revient ~ trouver un mode de gestion des débits d'eau permettant à chaque instant de satisfaire au mieux les conditions précitées.
Différents modèles de gestion du refroidissement secondaire ont déjà été proposés. Ils utilisent tous la vitesse de coulée comme paramètre actif pour le calcul des débits d'eau, mais peuvent se répartir en différents grou-pes suivant la méthode adoptée: on trouve notamment un premier yroupe de modèles selon lesquels on détermine les débits d'eau dans les différentes zones d'arrosage en fonc-tion uniquement de la vitesse de coulée instantanée (modèles ne tenant compte que du présent). Ces modèles sont en général mal adaptes à la coulée de brames pour tôles fortes, par exemple ils ne permettent généralement pas, lors de brusques ralentissements de la coulée, de maintenir la température de suxface de la hrame hors de la zone de mau-vaise ~orgeabilite de la nuance coulée.
Dans un deuxiame groupe de modèles, on détermine ces débi.ts d'eau en fonction d'une vitesse moyenne définie partir de l'histoire passée et presente de la vitesse de coulée (modales -tenant compte du passé et du présent).
Ces modèles sont donc basés sur:
1. La définition d'un paramètre caractérisant dans chaque zone d'arrosage l'histoire passée et présente du produit coulé. Dans la plupart des cas, il s'agira de l'age moyen des éléments de produit présents ~ chaque instant dans une zone déterminée; l'age d'un élement de produit est défini comme le temps passé par cet élement dans la machine depuis sa creation en lingotière ~2~7~
(le produit étant, pour les besoins du modèle, virtuellement considéré comme une suite de tronçons élémentaires ou "éléments").
2. Le choix d'une courbe d'arrosage basée sur des critères métallurgiques et indiquant pour chaque zone le débit d'eau à pulvériser en fonction de la valeur du para-mètre précédemment décrit.
Ils sont caractérisés par une répartition d'eau non constante entre les différentes zones, et la nécessité
d'utiliser un ordinateur par suite des nombreux calculs à
effectuer pour déterminer, à intervalles de temps réguliers, l'age moyen des éléments dans les différentes zones.
Les différents modèles de ce groupe se différen-cient entre eux par le choix des courbes d'arrosage et les critères de refroidissement auxquels elles obéissent, et la mé-thode de calcul de l'age moyen.
On se reportera en particuller à la demande de brevet européen n~ 36342 (FC) (publlée le 23 septembre 1981) ou au moclèle décrit par J. FAUSSAL dans une publication de la Revue de Métallurgie, 20 juin 1978, pages 404-415, et dont l'organigramme en vue de l'écriture du programme informatique est donné dans les trois dernières pages du présent mémoire.
Les courbes d'arrosage sont choisies pour réaliser au mieux les objectifs du refroidissement, en particulier maintenir la température de surface dans la zone de décin-trage au-dessus de la poche de mauvaise forgeabilité du produit coulé (à savoir au-dessus de 900~C environ en règle générale) pour éviter la formation de criques transversales sur l'intrados.
Les systèmes de gestion du refroidissement secon-daire, meme les plus pèrfectionnés, ont encore des ~2~7~
dif~icultés à atteindre à coup s~r cet objectif, en raison des importants régimes transitoires propres à la coulée continue, comme le changement de nuance d'acier, le rempla-cement du répartiteur ou plus simplement les démarrages et fins de coulées.
Ceci est d'autant plus vrai que les dernieres zones de refroidissement sont tres limitées en plage de réglage du refroidissement. En général, d'ailleurs, la dernière zone juste en amont du point de d~cintrage est souvent démunie de moyens de refroidissement. Aussi, en cas de variations sensibles de la vitesse, on ne peut plus faire grand chose pour corriger le profil thermique de la partie du produit située dans ces zones terminales. Ceci n'est pas tres grave, si la transition consiste en une augmentation de la vitesse, car, dans ce cas, la température augmente. Mais il ne faut pas aller trop loin dans cette voie, en raison des risques de gonflement ou de découpe du produit sur coeur liquide.
Par contre, la yravité peut etre systématique en cas de ralentissement (ou arr8t) du produit, car, dans ce cas, la température chute irrésisti.blement et peut se retrouver dans la r~gion de mauvaise forgeabilit~ et ceci m8me si on stoppe le refroidissement, par le simple jeu de la perte par rayonnement.
Le but de l'invention est de proposer un procédé
de réglage du refroidissement qui soit exempt des inconvé-nients mentionnés.
Ce but est atteint, dans le cadre d'un procédé du type précité en tete de ce mémoire, du fait que l'on prend en compte non seulement les vitesses presentes et passées du produit mais également sa vitesse future de façon à
compenser par anticipation un changement de la température du produit dans la zone de décintrage d~ ~ une modification prévue ou prévisible de sa vitesse.
De façon plus spécifique, le re~roidissement secondaire étant géré par un systame de régulation paramétré
sur la vitesse de coulée réelle du produit, on compense par anticipation le changement de température au point de décin-trage en introduisant temporairement dans le système de régulation ~ la place de la vitesse réelle une vitesse fictive comprise entre la vitesse actuelle et la vitesse future dont on veut compenser les effets sur la température.
Autrement dit, on introduit un "leurre" dans le système de régulation.
L'invention repose en partie sur l'analyse des situations rencontrées dans le processus de coulée continue, cette analyse montrant qu'environ 90~ des événements sont pr~visibles: on peut ainsi prévoir un changement du panier répartiteur, ou un retard d'alimentation avec, par exemple, une demi-heure d'avance. On peut donc intervenix par anti-cipation et compenser le refroidissement ulterieur du pro-duit dans la zone finale suite au ralentissement, par unesurchauffe préalable (par rapport au régime normal) grâce ~ un abaissement par anticipation du régime de refroidisse-ment.
L'invention sera mieux comprise grâce à la descrip-tion qui va en être faite et se référant aux dessins annexés sur lesquels:
. la figure 1 est un graphique des profils de vitesse de coulée réelle ou factice;
. la figure 2 est un graphique de l'évolution de température en fonction de la progression d'un élément donné
du produit, dans trois cas respectivement idéal, modifié par 7~
un événement, et corrige par anticipation selon l'invention;
. la figure 3 est un graphique de l'evolution de temperature du produit au niveau du décintrage pour les éléments successifs qui y parviennentO
Sur la figure 1 est représentée l'évolution de la vitesse de coulée ~ en fonction du temps t. La courbe pleine représente la vitesse réelle de coulée: la vitesse reste constante un certain temps (partie a), puis, un évé-nement~ par exemple un changement de répartiteur, impose une rnodification de vitesse, selon un profil b, allant jusqu'a l'arrêt éventuel de la coulée.
Alors que dans le systeme de régulation connu on prend cette vitesse réelle comme parametre de régulationj selon l'invention on introduit dans le systeme régulateur une consigne factice anticipée, -telle que c, d ou e selon le degre d'anticipation choisi ou possible. Les événements ne sont en effet pas tous prévislbles avec la m8me avance.
De plus, quand bien meme ils sont prévisibles avec ~Ine grande avance, on n'anticipe pas obligatoirement leur venue avec l'avance totale: en ragle générale(mais non critique), on adopte l'anticipation maximale compatible avec l'ensemble des contraintes métallurgiques de la coulée. C'est ainsi qu'on évite une anticipation trop grande qui peut entra1ner une température au-dela du seuil acceptable a la surface du produit au niveau du décintrage ou le long du produit.
Le profil de vitesse anticipé n'est pas nécessaire-ment identique au profil réel de vitesse au moment de l'évé-nement, d'autant que, si l'événement est en lui-meme prévi-~ sible, le profil exact de vitesse n'est pas obligatoirement connu avec exactitude a l'avance, et ce, d'autant plus quel'on maItrise en général assez mal en pratique les chutes de vitesse.
La figure 2 représente en fonction de la position L
d'un élément du produit coulé sur la hauteur métallurgique, l'évolu-tion de la température T dudit élément. La courbe discontinue f représente le profil idéal de température Oa l'on voit la température décro;tre depuis la température maximale ~ la sortie de la lingotière jusqu'a la température correspondant au seuil de forgeabilité M, généralement autour de 900~C au niveau de la zone de décintrage N.
La courbe a représente le profil de la température lors d'un événement caractérisé par une chute de vitesse de coulée. Cet événement perturbe la régulation et fait descen-dre la température de surface au-dessous du seuil de forgea-bilité, notamment au niveau de la zone de décintrage. Ce problème intervient notamment du fait que la régulation de chaleur s'opère assez bien pour l'acier liquide, mais se maîtrise plus difficilement pour l'acier solide, donc, essentiellement au niveau des derniers éléments, en dessous du puits liquide du produit.
La courbe h représente la courbe de température obtenue grâce a l'invention, où, ayant introduit dans le systame de gestion de la régulation, un profil de vitesse factice anticipé, il a été possible de maintenir le profil de température au-dessus du seuil de forgeabilite M.
La figure 3 représente la courbe d'évolution de la température de surface au niveau de la zone de décin-trage, pour des éléments sortis de la lingotiere a des instants S. On a représenté quatre courbes: la courbe w correspond à l'évolution constante dans un système classi-que de gestion de la régulation paramétré sur la courbe de vitesse réelle ab; les courbes x, y, ~ correspondent à
l'évolution constatée dans le cadre de l'invention en ~2~7~
anticipant l'evenement selon les profils de vitesse respectifs c, d, e de la figure 1.
Si l'on fixe par exemple àlO00~C le seuil de mau-vaise forgeabilité (représente par la ligne k), on voit que le changement de répartiteur entra;ne chaque courbe w, x, Y, z en dessous dudit seuil, à partir du point A. Mais alors que pour un système classique, la courbe w ne remonte au-dessus du seuil qu'au point B, pour la régulation conforme à l'invention selon la courbe z, on se trouve au-dessus du seuil dès le point C, situe à mi-distance environ entre A
et B. Autrement dit, grace à la régulation z, on divise sensiblement par deux la longueur du produit coulé atteignant le decintrage à une température en dessous du seuil de bonne forgeabilité.
La réalisation du programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre de l'invention ne posera aucune difficulté
majeure à partir de l'enseignement contenu dans la publica-tion mentionnée au debut et de l'organigramme donne dans les pages suivantes et qu'il suffira de compléter en insérant une procédure d'anticipation definissant une vitesse fictive de coulée qu.i permet d'intervenir sur le refroidissement du produit avant que l'évenement perturbateur ne se produise reellemen-t.
. - - : . . . _ I
ORG,~:ilG-~ GENEi~AL JU PROG;~4~Y~E
DE GESlION DES DEBITS D'EAU DU RE-ROIDISSEMENT SECONDAIRE
. _ ~~
/ débuc 7 du pro ra~e Lecture des données Carac~éristiques du R.S. ; courbes d'arrasag ._ _ I . ...
---Initialisation ! Tableau des longueurs compteur5 ; vitesse Debu~ de coulee Consignes iniriales de debits : zone 1 debit m~ximal autres zones débit nu.
. _ _; .. . _ Boucle sur le te~ps l -~ -I
~¦ T ~~ T -~ DT J
T~
Lecture vitesse integree sur DT
Calcul longueur parcourue pendant D~
~ise à jour du cableau des longueurs IncFémentatior des compeeurs de longueur NON ~~ ---~~ -~~~~ ~-Tete de brame hors de la zone' ~ OUI
¦ Positionnement de la zone contenane la cête de bram~
( Fin de ~
NON ¦Posi~ionne=en~ aueue de b~ame ¦
~ / Arret du progra~De ._. _ .. . . , Calcul des debi~s surfaciques pour ~outes les zone, arrcsant la brame.
Procédure particuliere pour la ~one arrosant la tete de brame ..~
' ~2~9~
_ .
ORCANlC~A~E DU P~OCR~E DE C~LCUL
DES DE~IT5 DES 20N~S ARROS~T LA DR~E
.
¦ OUI
, - - ~OUI , I _ NON Débit zone 1 - O
~vitesseau temps T ~0 ~ itesse au teDps (~-DI) - O ~ ~ Debits autr~s zones arrosaes ~ NO~ débits mini~aux ¦d ~J~ (lere 20ne arros ~
0~, ' ~
Te~ps d'actente - O
(3rusque d;~i~ucion da vitesse ? ~ ~
_ _ . ~emise à zero des compteursrelatifc ~ NON " _~ au ''temps d'at~ente".
(3rusque a ~glDentation de ~ ~e~se ~ ~ ~ utilisee en mode !'saut".
~ ~ON ~ _ ( Comptcur relacif au "tempS d'at~ente~" ~OUI~ ~
t cn'cours 1) ~ _ ~ r Incrementa~ioD de DTdu compteur relatif au "temps d'a~tente"
NON Remise à ~éro de ce compteur ; ____~ _ 5 i le ~ t cmp 5 d'attente" esc . l , ' +
_ ~ __ Calcul de l'a~e moyen : Calcul de l'aige moyen aSe (elt eutran~ ~ a8e (elt tor~) aee ~ position milieu de ZODe 2 vitesse mo-~enne I ~
I~ +.'. I
~ON ~
> ~F ~ (dernière ~one arrosée) ) ¦ OUI
Calcul des débits su~'aciques des diffe'rentes ~one5.
Calcul des vicesses ~ovennes de ces :ones.
Débits mini~aux si : débit calcule < deibt minimal vitesse Doyenne < vitesse seuil , t - ~ ~ouv~lles consignes de débits¦
_ 37;~
ORGANICRAM~E DU PROGRA~E DE CALCUL
DE LA ZONE CONTE.NANT LA TErE DE BR~E
~ Zone precedance en Qode sauc 7.
OUI / \NON
Calcul âge moven : Calcul age moyen :
age moyeD ~ POSltion milie~ de 20nc age moyen ~ a~e (e) ~ â~e (~? X K
vltesse ~oyenne 2 .
La vitesse moyenne es~ la vitesse avec K . co~e (d) I cote,( ) moyenne u~efinie pour la ~cne prece- co~e (~ ~ cote (I ) den~e. .
Nocations : e : element entrant ~ : tê~e de bra~e d : debut de ~one f : fin de ~one , - 11 ~
En regime variable où l'évolution de la vitesse de coulée est imposée, optimiser revient ~ trouver un mode de gestion des débits d'eau permettant à chaque instant de satisfaire au mieux les conditions précitées.
Différents modèles de gestion du refroidissement secondaire ont déjà été proposés. Ils utilisent tous la vitesse de coulée comme paramètre actif pour le calcul des débits d'eau, mais peuvent se répartir en différents grou-pes suivant la méthode adoptée: on trouve notamment un premier yroupe de modèles selon lesquels on détermine les débits d'eau dans les différentes zones d'arrosage en fonc-tion uniquement de la vitesse de coulée instantanée (modèles ne tenant compte que du présent). Ces modèles sont en général mal adaptes à la coulée de brames pour tôles fortes, par exemple ils ne permettent généralement pas, lors de brusques ralentissements de la coulée, de maintenir la température de suxface de la hrame hors de la zone de mau-vaise ~orgeabilite de la nuance coulée.
Dans un deuxiame groupe de modèles, on détermine ces débi.ts d'eau en fonction d'une vitesse moyenne définie partir de l'histoire passée et presente de la vitesse de coulée (modales -tenant compte du passé et du présent).
Ces modèles sont donc basés sur:
1. La définition d'un paramètre caractérisant dans chaque zone d'arrosage l'histoire passée et présente du produit coulé. Dans la plupart des cas, il s'agira de l'age moyen des éléments de produit présents ~ chaque instant dans une zone déterminée; l'age d'un élement de produit est défini comme le temps passé par cet élement dans la machine depuis sa creation en lingotière ~2~7~
(le produit étant, pour les besoins du modèle, virtuellement considéré comme une suite de tronçons élémentaires ou "éléments").
2. Le choix d'une courbe d'arrosage basée sur des critères métallurgiques et indiquant pour chaque zone le débit d'eau à pulvériser en fonction de la valeur du para-mètre précédemment décrit.
Ils sont caractérisés par une répartition d'eau non constante entre les différentes zones, et la nécessité
d'utiliser un ordinateur par suite des nombreux calculs à
effectuer pour déterminer, à intervalles de temps réguliers, l'age moyen des éléments dans les différentes zones.
Les différents modèles de ce groupe se différen-cient entre eux par le choix des courbes d'arrosage et les critères de refroidissement auxquels elles obéissent, et la mé-thode de calcul de l'age moyen.
On se reportera en particuller à la demande de brevet européen n~ 36342 (FC) (publlée le 23 septembre 1981) ou au moclèle décrit par J. FAUSSAL dans une publication de la Revue de Métallurgie, 20 juin 1978, pages 404-415, et dont l'organigramme en vue de l'écriture du programme informatique est donné dans les trois dernières pages du présent mémoire.
Les courbes d'arrosage sont choisies pour réaliser au mieux les objectifs du refroidissement, en particulier maintenir la température de surface dans la zone de décin-trage au-dessus de la poche de mauvaise forgeabilité du produit coulé (à savoir au-dessus de 900~C environ en règle générale) pour éviter la formation de criques transversales sur l'intrados.
Les systèmes de gestion du refroidissement secon-daire, meme les plus pèrfectionnés, ont encore des ~2~7~
dif~icultés à atteindre à coup s~r cet objectif, en raison des importants régimes transitoires propres à la coulée continue, comme le changement de nuance d'acier, le rempla-cement du répartiteur ou plus simplement les démarrages et fins de coulées.
Ceci est d'autant plus vrai que les dernieres zones de refroidissement sont tres limitées en plage de réglage du refroidissement. En général, d'ailleurs, la dernière zone juste en amont du point de d~cintrage est souvent démunie de moyens de refroidissement. Aussi, en cas de variations sensibles de la vitesse, on ne peut plus faire grand chose pour corriger le profil thermique de la partie du produit située dans ces zones terminales. Ceci n'est pas tres grave, si la transition consiste en une augmentation de la vitesse, car, dans ce cas, la température augmente. Mais il ne faut pas aller trop loin dans cette voie, en raison des risques de gonflement ou de découpe du produit sur coeur liquide.
Par contre, la yravité peut etre systématique en cas de ralentissement (ou arr8t) du produit, car, dans ce cas, la température chute irrésisti.blement et peut se retrouver dans la r~gion de mauvaise forgeabilit~ et ceci m8me si on stoppe le refroidissement, par le simple jeu de la perte par rayonnement.
Le but de l'invention est de proposer un procédé
de réglage du refroidissement qui soit exempt des inconvé-nients mentionnés.
Ce but est atteint, dans le cadre d'un procédé du type précité en tete de ce mémoire, du fait que l'on prend en compte non seulement les vitesses presentes et passées du produit mais également sa vitesse future de façon à
compenser par anticipation un changement de la température du produit dans la zone de décintrage d~ ~ une modification prévue ou prévisible de sa vitesse.
De façon plus spécifique, le re~roidissement secondaire étant géré par un systame de régulation paramétré
sur la vitesse de coulée réelle du produit, on compense par anticipation le changement de température au point de décin-trage en introduisant temporairement dans le système de régulation ~ la place de la vitesse réelle une vitesse fictive comprise entre la vitesse actuelle et la vitesse future dont on veut compenser les effets sur la température.
Autrement dit, on introduit un "leurre" dans le système de régulation.
L'invention repose en partie sur l'analyse des situations rencontrées dans le processus de coulée continue, cette analyse montrant qu'environ 90~ des événements sont pr~visibles: on peut ainsi prévoir un changement du panier répartiteur, ou un retard d'alimentation avec, par exemple, une demi-heure d'avance. On peut donc intervenix par anti-cipation et compenser le refroidissement ulterieur du pro-duit dans la zone finale suite au ralentissement, par unesurchauffe préalable (par rapport au régime normal) grâce ~ un abaissement par anticipation du régime de refroidisse-ment.
L'invention sera mieux comprise grâce à la descrip-tion qui va en être faite et se référant aux dessins annexés sur lesquels:
. la figure 1 est un graphique des profils de vitesse de coulée réelle ou factice;
. la figure 2 est un graphique de l'évolution de température en fonction de la progression d'un élément donné
du produit, dans trois cas respectivement idéal, modifié par 7~
un événement, et corrige par anticipation selon l'invention;
. la figure 3 est un graphique de l'evolution de temperature du produit au niveau du décintrage pour les éléments successifs qui y parviennentO
Sur la figure 1 est représentée l'évolution de la vitesse de coulée ~ en fonction du temps t. La courbe pleine représente la vitesse réelle de coulée: la vitesse reste constante un certain temps (partie a), puis, un évé-nement~ par exemple un changement de répartiteur, impose une rnodification de vitesse, selon un profil b, allant jusqu'a l'arrêt éventuel de la coulée.
Alors que dans le systeme de régulation connu on prend cette vitesse réelle comme parametre de régulationj selon l'invention on introduit dans le systeme régulateur une consigne factice anticipée, -telle que c, d ou e selon le degre d'anticipation choisi ou possible. Les événements ne sont en effet pas tous prévislbles avec la m8me avance.
De plus, quand bien meme ils sont prévisibles avec ~Ine grande avance, on n'anticipe pas obligatoirement leur venue avec l'avance totale: en ragle générale(mais non critique), on adopte l'anticipation maximale compatible avec l'ensemble des contraintes métallurgiques de la coulée. C'est ainsi qu'on évite une anticipation trop grande qui peut entra1ner une température au-dela du seuil acceptable a la surface du produit au niveau du décintrage ou le long du produit.
Le profil de vitesse anticipé n'est pas nécessaire-ment identique au profil réel de vitesse au moment de l'évé-nement, d'autant que, si l'événement est en lui-meme prévi-~ sible, le profil exact de vitesse n'est pas obligatoirement connu avec exactitude a l'avance, et ce, d'autant plus quel'on maItrise en général assez mal en pratique les chutes de vitesse.
La figure 2 représente en fonction de la position L
d'un élément du produit coulé sur la hauteur métallurgique, l'évolu-tion de la température T dudit élément. La courbe discontinue f représente le profil idéal de température Oa l'on voit la température décro;tre depuis la température maximale ~ la sortie de la lingotière jusqu'a la température correspondant au seuil de forgeabilité M, généralement autour de 900~C au niveau de la zone de décintrage N.
La courbe a représente le profil de la température lors d'un événement caractérisé par une chute de vitesse de coulée. Cet événement perturbe la régulation et fait descen-dre la température de surface au-dessous du seuil de forgea-bilité, notamment au niveau de la zone de décintrage. Ce problème intervient notamment du fait que la régulation de chaleur s'opère assez bien pour l'acier liquide, mais se maîtrise plus difficilement pour l'acier solide, donc, essentiellement au niveau des derniers éléments, en dessous du puits liquide du produit.
La courbe h représente la courbe de température obtenue grâce a l'invention, où, ayant introduit dans le systame de gestion de la régulation, un profil de vitesse factice anticipé, il a été possible de maintenir le profil de température au-dessus du seuil de forgeabilite M.
La figure 3 représente la courbe d'évolution de la température de surface au niveau de la zone de décin-trage, pour des éléments sortis de la lingotiere a des instants S. On a représenté quatre courbes: la courbe w correspond à l'évolution constante dans un système classi-que de gestion de la régulation paramétré sur la courbe de vitesse réelle ab; les courbes x, y, ~ correspondent à
l'évolution constatée dans le cadre de l'invention en ~2~7~
anticipant l'evenement selon les profils de vitesse respectifs c, d, e de la figure 1.
Si l'on fixe par exemple àlO00~C le seuil de mau-vaise forgeabilité (représente par la ligne k), on voit que le changement de répartiteur entra;ne chaque courbe w, x, Y, z en dessous dudit seuil, à partir du point A. Mais alors que pour un système classique, la courbe w ne remonte au-dessus du seuil qu'au point B, pour la régulation conforme à l'invention selon la courbe z, on se trouve au-dessus du seuil dès le point C, situe à mi-distance environ entre A
et B. Autrement dit, grace à la régulation z, on divise sensiblement par deux la longueur du produit coulé atteignant le decintrage à une température en dessous du seuil de bonne forgeabilité.
La réalisation du programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre de l'invention ne posera aucune difficulté
majeure à partir de l'enseignement contenu dans la publica-tion mentionnée au debut et de l'organigramme donne dans les pages suivantes et qu'il suffira de compléter en insérant une procédure d'anticipation definissant une vitesse fictive de coulée qu.i permet d'intervenir sur le refroidissement du produit avant que l'évenement perturbateur ne se produise reellemen-t.
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DE GESlION DES DEBITS D'EAU DU RE-ROIDISSEMENT SECONDAIRE
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/ débuc 7 du pro ra~e Lecture des données Carac~éristiques du R.S. ; courbes d'arrasag ._ _ I . ...
---Initialisation ! Tableau des longueurs compteur5 ; vitesse Debu~ de coulee Consignes iniriales de debits : zone 1 debit m~ximal autres zones débit nu.
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Lecture vitesse integree sur DT
Calcul longueur parcourue pendant D~
~ise à jour du cableau des longueurs IncFémentatior des compeeurs de longueur NON ~~ ---~~ -~~~~ ~-Tete de brame hors de la zone' ~ OUI
¦ Positionnement de la zone contenane la cête de bram~
( Fin de ~
NON ¦Posi~ionne=en~ aueue de b~ame ¦
~ / Arret du progra~De ._. _ .. . . , Calcul des debi~s surfaciques pour ~outes les zone, arrcsant la brame.
Procédure particuliere pour la ~one arrosant la tete de brame ..~
' ~2~9~
_ .
ORCANlC~A~E DU P~OCR~E DE C~LCUL
DES DE~IT5 DES 20N~S ARROS~T LA DR~E
.
¦ OUI
, - - ~OUI , I _ NON Débit zone 1 - O
~vitesseau temps T ~0 ~ itesse au teDps (~-DI) - O ~ ~ Debits autr~s zones arrosaes ~ NO~ débits mini~aux ¦d ~J~ (lere 20ne arros ~
0~, ' ~
Te~ps d'actente - O
(3rusque d;~i~ucion da vitesse ? ~ ~
_ _ . ~emise à zero des compteursrelatifc ~ NON " _~ au ''temps d'at~ente".
(3rusque a ~glDentation de ~ ~e~se ~ ~ ~ utilisee en mode !'saut".
~ ~ON ~ _ ( Comptcur relacif au "tempS d'at~ente~" ~OUI~ ~
t cn'cours 1) ~ _ ~ r Incrementa~ioD de DTdu compteur relatif au "temps d'a~tente"
NON Remise à ~éro de ce compteur ; ____~ _ 5 i le ~ t cmp 5 d'attente" esc . l , ' +
_ ~ __ Calcul de l'a~e moyen : Calcul de l'aige moyen aSe (elt eutran~ ~ a8e (elt tor~) aee ~ position milieu de ZODe 2 vitesse mo-~enne I ~
I~ +.'. I
~ON ~
> ~F ~ (dernière ~one arrosée) ) ¦ OUI
Calcul des débits su~'aciques des diffe'rentes ~one5.
Calcul des vicesses ~ovennes de ces :ones.
Débits mini~aux si : débit calcule < deibt minimal vitesse Doyenne < vitesse seuil , t - ~ ~ouv~lles consignes de débits¦
_ 37;~
ORGANICRAM~E DU PROGRA~E DE CALCUL
DE LA ZONE CONTE.NANT LA TErE DE BR~E
~ Zone precedance en Qode sauc 7.
OUI / \NON
Calcul âge moven : Calcul age moyen :
age moyeD ~ POSltion milie~ de 20nc age moyen ~ a~e (e) ~ â~e (~? X K
vltesse ~oyenne 2 .
La vitesse moyenne es~ la vitesse avec K . co~e (d) I cote,( ) moyenne u~efinie pour la ~cne prece- co~e (~ ~ cote (I ) den~e. .
Nocations : e : element entrant ~ : tê~e de bra~e d : debut de ~one f : fin de ~one , - 11 ~
Claims (2)
sont définies comme il suit:
1. Procédé de réglage du refroidissement secondaire d'une machine de coulée continue d'un produit métallurgique soumis à une opération de décintrage, procédé du type selon lequel,le refroidissement secondaire étant géré par un système de régulation paramétré sur la vitesse de coulée actuelle du produit, on prend en compte les vitesses actuelle et passée du produit, caractérisé en ce qu'on prend en compte également la vitesse future du produit de façon à compenser par anticipation un changement de température du produit dans la zone de décintrage, dû à une modification prévue ou prévisible de sa vitesse, par une modification préalable en sens inverse de la température en introduisant dans le système de régulation, à la place de la vitesse réelle, une vitesse fictive comprise entre la vitesse réelle et la vitesse future dont on veut compenser les effets sur la température.
2. Procédé selon l'une quelconque des revendica-tions 1, caractérisé en ce que l'on compense un ralent-tissement de la vitesse de coulée par une diminution antici-pée du refroidissement.
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