Procédé de chauffage électrique d'une billette métallique par stades successifs et appareil pour sa mise en #uvre La présente invention a pour objet un procédé de chauffage électrique dIne billette métallique par stades successifs. Elle a également pour objet un appareil pour la mise en #uvre de ce procédé.
Quand de la chaleur est produite dans la cou che superficielle d'une billette et s'écoule par con- duction vers le centre de celle-ci, l'écoulement de chaleur peut être beaucoup plus lent que l'augmen tation de chaleur dans la couche superficielle et, par conséquent, cette couche superficielle tend<B>à</B> se sur chauffer<B>à</B> moins que des mesures soient prises pour permettre<B>à</B> la chaleur de s'écouler depuis la sur face vers le centre de la billette<B>à</B> une vitesse correc tement reliée aux augmentations de chaleur<B>à</B> la sur face.
Jusqu'ici, on a obtenu une corrélation entre la production de chaleur<B>à</B> la surface d'une billette et son débit d'écoulement vers le centre en chauffant la billette et en supprimant ce chauffage selon des cycles chronologiquement déterminés dans leur éten due pour chaque billette particulière et pour chaque température finale désirée. Un inconvénient<B>de</B> ce procédé vient de ce que les variations dans la di mension de la billette, le type d'alliage, la tempéra ture finale désirée, etc., nécessite des essais prélimi naires pour déterminer le nombre de cycles et la durée de chacun d'eux.
La corrélation entre la production de chaleur<B>à</B> la surface d'une billette et le débit d'écoulement vers le centre peut être obtenue, comme indiqué dans le brevet No <B>347910,</B> en permettant<B>à</B> la température superficielle de s'écouler rapidement par un chauf fage<B>à</B> l'aide d'une bobine d'induction jusqu'à une valeur élevée déterminée, seulement légèrement infé rieure<B>à</B> une température admissible maximum, puis ensuite en désexcitant et excitant successivement la bobine d'induction selon des cycles déterminés par l'obtention d'une température superficielle élevée<B>dé-</B> terminée et d7une température superficielle minimum quelque peu inférieure.
Quand on atteint une diffé rence de température ou un gradient de température déterminé entre la température superficielle et la température du centre de la billette, le cycle est mo difié pour couper Pénergie quand la température superficielle atteint une valeur admissible plus faible que la valeur élevée déterminée et pour mettre l'énergie en jeu quand une température minimum quelque peu inférieure est atteinte. La cyclisation est poursuivie jusqu!à ce que la différence de tem pérature entre la surface et le centre soit proche de zéro.
Avec un tel procédé portant sur des différen ces de température, il faut choisir plusieurs tempé ratures limites différentes pour chaque dimension et chaque type<B>de</B> billette. En outre, il est difficile de déterminer avec précision quand la température moyenne désirée a été atteinte.
Le procédé faisant l'objet de la présente inven tion, dans lequel,<B>à</B> la fin (fun premier stade, la température superficielle de la bMette atteint une limite supérieure située au-dessus d'une température finale désirée et la température de la billette sur son axe central ou près de ce dernier est inférieure<B>à</B> cette température finale, et dans un second stade,<B>le</B> courant de chauffage est périodiquement lancé et coupé en réponse<B>à</B> la température mesurée en des points déterminés de la billette jusqu'à ce que cette dernière présente sensiblement la même température dans toute sa section transversale,
est caractérisé en ce qu'on coupe automatiquement le courant dans le second stade quand la température superficielle de la billette a atteint ladite limite supérieure, on laisse tomber cette température d'une valeur déterminée, on lance<B>à</B> nouveau automatiquement le courant, et on répète ce cycle jusqu'à ce que la température moyenne de la billette mesurée sur toute sa section transversale soit sensiblement égale<B>à</B> ladite tempéra ture finale désirée, après quoi on coupe le courant de chauffage,<B>de</B> façon qu'une température uniforme sensiblement égale<B>à</B> la température finale désirée s'établisse d'elle-même sur toute la section transver sale<B>de</B> la billette.
Uappareil objet<B>de</B> Pinvention pour la mise en #uvre de ce procédé, comprend des thermocouples <B>à</B> sondes et estcaractérisé -en ce -qu'il comprend deux sondes de, polarités différentes pour la mesure de la température moyenne de la billette dans toute sa section transversale, l'une<B>de</B> ces sondes étant en contact avec un point de la surface de la billette et rautre sonde avec un point situé sur l'axe central de la billette ou près de cet axe central.
Le dessin annexé illustre,<B>à</B> titre d'exemple, une mise en #uvre du procédé objet de rinvention et re présente, également<B>à</B> titre d7exemple, une forme d!exécution de l'appareil pour la misce en #uvre de ce procédé.
La fig. <B>1</B> est un graphique illustrant cette mise en #uvre.
La fig. 2 est un schéma électrique de l'appareil. L'appareil qui va être décrit mesure directement la température moyenne de la billette de sorte que cette mesure est indépendante de la dimension de la billette et<B>de</B> la vitesse de chauffage. La mesure de la température moyenne ou l'indication ainsi détermi née est alors utilisée conjointement<B>à</B> la mesure ou <B>à</B> l'indication relative<B>à</B> la température superficielle, qui est bien au-dessous<B>de</B> la température superfi cielle, maximum admissible, pour commander des cycles sur toute la partie cyclique de la période de chauffage.
Il est bien connu qu'il existe un point sur la sec tion transversale et sur la surface de la billette où une température moyenne peut être mesurée, mais la position de ce point varie avec le taux de chauffage et la dimension de la billette et, par conséquent, ne peut pas être déterminée facilement et exactement. <B>Il</B> faut donc envisager des moyens pour mesurer la température moyenne. On utilise trois dispositifs sen sibles<B>à</B> la température constitués par trois sondes<B>de</B> thermocouples.
Une sonde<B>à</B> potentiel positif et une sonde<B>à</B> potentiel négatif sont placées contre l'extré mité<B>de</B> la billette près de la surface circonférentielle, et une sonde<B>à</B> potentiel négatif est placée contre la même extrémité sur l'axecentral de la billette ou près de cet axe. Les deux sondes proches de la surface sont utilisées pour mesurer la température superfi cielle et la sonde positive proche de la surface et la sonde négative axiale sont utilisées pour mesurer la température moyenne entre la surface et le centre.
Quand une température superficielle déterminée, mesurée par les sondes superficielles, est atteinte, le stade & alimentation continue de chaleur est terminé et un stade cyclique est déclenché. Les cycles sont commandés automatiquement par la rétroaction de l'indication de la température superficielle fournie par les deux sondes superficielles aussi bien que de l'in dication<B>de</B> la température moyenne fournie par une des sondes superficielles et par la sonde axiale.
Les inconvénients des procédés connus sont éli minés par le fait que la commande complète du chauffage est ainsi assurée et que seul le choix préa lable de deux températures est nécessaire. L'une de ces deux températures est la température moyenne finale qui doit être de toute façon déterminée dans chaque cas, et l'autre est une température superfi cielle limite qui n'est pas dangereuse car elle peut être bien inférieure<B>à</B> la température superficielle maximum admissible.
Le graphique de la fig. <B>1</B> donne en ordonnées les températures en degrés centigrades et en abscisses le temps en minutes. Dans l'exemple choisi, on sup pose que la billette doit atteindre une température moyenne finale de 8611, C, indiquée par la partie lA d'une courbe<B>1</B> donnant la température moyenne de la billette, et que la température atteinte<B>à</B> la surface de la billette ne dépasse pas<B>9130 C,</B> indiquée par un point 2a sur une courbe 2 donnant la température superficielle de la billette.
La variation de la tempéra ture sur l'axe central de la billette est donnée par une courbe<B>3.</B> La courbe 4 donne la position d'un style enregistreur non représenté, associé<B>à</B> un instrument enregistreur<B>5</B> (fig. 2) sensible<B>à</B> la température<B>à</B> la surface de la billette ou<B>à</B> la température moyenne sur toute la section de la billette, selon son branchement, agencé pour fermer et ouvrir des contacts et for mant une partie d!un dispositif de commande.
La courbe 4 cdfncide initialement avec la courbe 2, bascule vers la courbe<B>1</B> cycliquement entre des augmentations de chauffage et, près de la fin de cha que augmentation de la période de chauffage, coin- cide <B>à</B> nouveau avec la courbe 2 qui représente la température superficielle.
On voit sur le graphique de la fig. <B>1</B> que la température<B>de</B> la couche superficielle de la billette (courbe 2) s'élève rapidement et pratiquement linéai- rement en fonction du temps pendant le chauffage initial de la billette et atteint rapidement la tempé rature limite de 9131, C indiquée par le point 2a. Pen dant cet intervalle initial de chauffage, rinstrument <B>5</B> enregistre la température superficielle et par con séquent la courbe 4 co1incide avec la courbe 2.
La température au centre de la billette et la température moyenne s'élèvent comme le montrent les courbes <B>3</B> et<B>1</B> respectivement.
Quand la température superficielle atteint<B>9130 C,</B> le chauffage est automatiquement arrêté et rinstru- ment <B>5</B> commence<B>à</B> lire la température moyenne, comme on le décrira plus loin. Par<B>le</B> fait que, dans l'exemple décrit, la température moyenne n'a pas atteint<B>à</B> ce moment la valeur désirée de 861o<B>C,</B> l'ins trument<B>5,</B> après un certain retard<B>dû à</B> un relais<B>de</B> retard, lit<B>à</B> nouveau la température superficielle. Ce changement de lecture de la température superfi- cielle <B>à</B> la température moyenne, puis le retour<B>à</B> la lecture de la température superficielle dans la ré ponse de l'instrument<B>5</B> sont indiqués par une par tie 4a en forme de V de la courbe 4.
Quand l'ins trument<B>5</B> revient<B>à</B> l'indication de la température superficielle, on suppose que la température super ficielle a diminué jusqu'en un point<B>2b</B> correspon dant<B>à</B> une température juste au-dessous d'une tempé rature de commande inférieure de 907o<B>C,</B> après un court retard déterminé par un relais de retard. L'éner gie est alors enclenchée<B>à</B> nouveau et la température superficielle s'élève du point<B>2b</B> vers un point 2c sur la courbe 2.
Quand le point 2c est atteint, la température su perficielle est<B>à</B> nouveau<B>à</B> la valeur limite supérieure de<B>9130 C.</B> L'énergie est<B>à</B> nouveau coupée automa tiquement et l'instrument<B>5</B> est commuté pour lire la température moyenne. Supposons<B>à</B> nouveau que la température moyenne n'a pas encore atteint la valeur désirée de<B>861,, C ;</B> l'instrument<B>5</B> est alors immédiatement placé pour lire la température super ficielle, un retard étant inutile ici puisqu7il n'est pas nécessaire de laisser refroidir la surface de la binette. Ce second basculement du style de l'instrument<B>5</B> est indiqué par une partie 4B<B>de</B> la courbe 4.
Dans l'exemple choisi, on a supposé que la tem pérature superficielle est de 9131, <B>C,</B> c'est-à-dire supé rieure<B>à</B> la valeur de commande inférieure de<B>9070 C.</B> L'énergie n'est pas appliquée jusqu'à ce que cette valeur de commande inférieure de la température superficielle soit atteinte en un poind <B>2d</B> de la courbe 2. Quand l'énergie est appliquée<B>à</B> ce moment, la température superficielle s'élève du point<B>2d à</B> un point 2e. Quand ce dernier point est atteint, la tcm- pérature superficielle est<B>à</B> nouveau de<B>9130 C</B> et l'énergie est supprimée.
Pendant chacune des pério des de coupure la température moyenne reste sensi blement constante, et pendant chacune des périodes d'enclenchement, elle s'élève comme le montrent les parties 1B et<B>1C</B> de la courbe<B>1.</B>
Après que l'énergie a été coupée au point 2e, l'instrument<B>5</B> lit<B>à</B> nouveau la température moyenne. On suppose maintenant que la température moyenne est approximativement égale<B>à</B> la valeur désirée<B>de</B> <B>8 61 Il C</B> qui est également une valeur de commande inférieure, et l'instrument<B>5</B> continue<B>à</B> lire la tempé rature moyenne comme le montre la coïncidence des courbes<B>1</B> et 4 dans une région 4c de la courbe 4 coïncidant avec la courbe<B>1. A</B> la fin d'une période de temps fixe, l'instrument<B>5</B> est<B>à</B> nouveau branché pour lire la température superficielle. La binette peut être maintenant éjectée.
Si elle ne l'est pas, l'instru ment<B>5</B> continue<B>à</B> lire la température superficielle et <B>à</B> commander cycliquement les périodes de chauf fage pour maintenir la température superficielle et la température moyenne entre<B>861</B> et<B>8670 C.</B>
L'appareil (fig. 2) comprend deux conducteurs <B>10</B> et<B>11</B> destinés<B>à</B> être connectés<B>à</B> une source non représentée d'un circuit de commande par la fer meture d'un interrupteur 12, et deux conducteurs 14 et<B>15</B> agencés pour envoyer un courant alternatif de haute ou de basse fréquence provenant d'une source <B>16 à</B> une, bobine<B>18 de</B> chauffage par induction de la binette lors de la fermeture de contacts l9a et<B>19b</B> normalement ouverts d7un contacteur électromagnéti que<B>19</B> comprenant une bobine de commande l9w.
Dans le schéma de la fig. 2, de nombreuses bobi nes<B>de</B> commande de relais, similaires<B>à</B> la bobine l9w, sont indiquées par des numéros de référence suivis de la lettre<B> </B><I>w<B> .</B></I> Ces bobines sont agencées pour actionner magnétiquernent des groupes respec tifs de contacts représentés aux endroits convenables dans le schéma. Chaque contact d'un groupe est iden tifié par le numéro de référence de la bobine de commande associée, suivi de la lettre<I>a,<B>b,</B> c,</I> etc. La bobine l9w, de même que toutes les autres bo bines de relais, est excitée<B>à</B> partir des conducteurs <B>10</B> et<B>11.</B>
Une binette 24 est maintenue par un support non représenté dans la bobine<B>18.</B> Un arrêt amovible <B>25,</B> qui peut être similaire<B>à</B> celui décrit dans le bre vet No <B>331037,</B> supporte des thermocouples<B>à</B> sondes <B>26, 27</B> et<B>28</B> qui, dans l'exemple envisagé, consti tuent des dispositifs sensibles<B>à</B> la température. La sonde<B>27</B> est<B>à</B> un potentiel supérieur<B>à</B> celui des son des<B>26</B> et<B>28.</B> Les sondes<B>26</B> et<B>27</B> sont agencées pour engager l'extrémité<B>de</B> la binette 24 en des zones espacées de la circonférence de celle-ci et proches de la surface circonférentielle de la binette, tandis que la sonde<B>28</B> est agencée pour engager l'extrémité de la binette au centre<B>de</B> celle-ci, soit sur son axe.
Les sondes<B>26, 27</B> et<B>28</B> sont connectées par des conducteurs<B>29, 30</B> et<B>31</B> respectivement<B>à</B> l'instru ment<B>5</B> agencé pour actionner des contacts<I>5a,<B>5b,</B></I> <I>5c,<B>5d</B> et</I> 5e qui peuvent être d'un type connu. L'instrument<B>5</B> présente un style enregistreur. Les contacts 5a<I>et</I><B>5b</B> sont fermés<B>à</B> des températures re lativement basses et ouverts pour des températures supérieures déterminées. Les contacts<I>5c,<B>5d</B> et 5e</I> sont ouverts<B>à</B> des températures relativement basses et fermés<B>à</B> des températures plus élevées détermi nées. Pour simplifier le schéma, ces contacts sont re présentés<B>à</B> la fig. 2 en diverses positions et non dans l'instrument<B>5.</B>
Dans l'exemple envisagé, le contact 5a se ferme quand l'instrument<B>5</B> mesure une température infé rieure<B>à 8610 C</B> et s'ouvre quand l'instrument<B>5</B> me sure une température supérieure<B>à 8610 C.</B> Le con tact<B>5b</B> répond de même<B>à</B> une température de <B>8670 C.</B> Le contact 5c est ouvert pour toute tempéra ture inférieure<B>à 9070 C</B> et fermé pour toutes tempé ratures supérieures. Les contacts<B>5d</B><I>et</I> 5e fonction nent comme le contact 5c mais<B>à</B> des températures de<B>9130 C</B> et<B>8610 C</B> respectivement.<B>-</B> Les contacts 5a<I>et<B>5b</B></I> sont disposés dans l'un de plusieurs circuits d'excitation d'une bobine 32w<B>de</B> commande de relais qui actionne des contacts 32a, <B>32b</B> et 32c normalement ouverts.
Les contacts 5c, <B><I>5d</I></B><I> et</I> 5e sont agencés pour commander respective ment des bobines 34w, 35w et 36w de commande <B>de</B> relais. La bobine 34w actionne un contact 34a normalement ouvert et des contacts 34b et 34c nor malement fermés. La bobine 35w commande un con tact 35a normalement ouvert et un contact<B>35b</B> nor malement fermé. La bobine 36w commande des con tacts 36a,<B>36b,</B> 36c et 36d normalement ouverts et des contacts 36e et<B>36f</B> normalement fermés. Les contacts<B>36f</B> et<B>36d</B> sont disposés dans les conduc teurs<B>30</B> et<B>31</B> respectivement.
Une bobine 38w de commande d'un relais de contrôle de température actionne des contacts 38a, <B>38b</B> et -Î8c normalement ouverts et des contacts<B>38d</B> et 38e normalement fermés. Une fonction chronolo gique est assurée par un relais de retard électroma gnétique comportant une bobine<B>de</B> commande 39w et un contact 39a normalement fermé qui s'ouvre instantanément lors de l'excitation de la bobine 39w mais dont la fermeture est retardée après désexcita tion de cette bobine.
Pour éjecter la billette 24 hors<B>de</B> la bobine<B>18,</B> on utilise un mécanisme d'éjection 40 de type connu commandé par un circuit d'éjection 40a.
L'appareil fonctionne comme suit. Si rinterrup- teur 12 est ouvert et la billette 24 a la température ambiante, tous les contacts sont dans la position nor male représentée<B>à</B> la fig. 2. Comme le contact<B>36d</B> est ouvert et le contact<B>36f</B> fermé, rinstrument <B>5</B> me sure la température<B>à</B> la surface de la bMette 24<B>à</B> partir de la sonde négative<B>26</B> et de la sonde posi tive<B>27.</B>
Lors de la fermeture de l'interrupteur 12, la bo bine 32w est excitée par un circuit 45 comprenant les contacts 39a,<I>34c,<B>35b,</B> 36e</I> et<B>38d</B> connectés en sé rie. La fermeture résultante du contact 32c assure l'excitation de la bobine l9w, et les contacts 19a et l9b se ferment pour connecter la bobine d'induction <B>18 à</B> la source<B>16.</B> Les températures de la surface et du noyau de la billette 24 commencent<B>à</B> s'élever comme le montrent les courbes 2 et<B>3,</B> respectivement de la fig. <B>1,</B> la moyenne<B>de</B> ces deux températures étant donnée par la courbe<B>1.</B> Comme rinstrument <B>5</B> est connecté de manière<B>à</B> mesurer la température superficielle,
il enregistre la courbe 4 qui suit<B>à</B> ce moment la courbe 2.
La température moyenne finale, dans rexemple choisi, est de 861o<B>C</B> et l'instrument<B>5</B> est réglé de manière que le contact 5a s'ouvre et le contact 5e<I>se</I> ferme quand la température lue par Pinstrument <B>5</B> atteint cette valeur.<B>Il</B> faut se souvenir que l'instru ment<B>5</B> mesure maintenant la température superfi cielle. Uouverture du contact 5a n'a pas d'effet<B>à</B> ce moment parce que le contact 32a, en parallèle avec le contact 5a, est fermé et que<B>le</B> contact 38a est ouvert. La fermeture du contact 5e est également sans effet parce que les contacts 35a et 36a sont ouverts.
Quand la température superficielle atteint<B>8670 C,</B> soit<B>6- C</B> au-dessus de la température moyenne finale désirée de<B>8610</B> C, <B>le</B> contact<B>5b</B> s'ouvre. Rien ne se La température maximum fixée pour la surface est de<B>9130 C. A</B> la température de 9071, C, soit<B>60 C</B> au-dessous<B>de</B> ce maximum, le contact 5c se ferme pour produire l'excitation de la bobine 34w. Le con tact 34a se ferme par conséquent et les contacts 34b et 34c s'ouvrent, mais aucun circuit n7est complété ni interrompu.
Quand la température superficielle atteint 913c, <B>C</B> (point 2a<B>de</B> la courbe 2 sur la fig. <B>1),</B> le contact<B>5d</B> se ferme pour exciter la bobine 35w. L'ouverture qui en résulte du contact<B>35b</B> entrame la désexcitation de la bobine 32w, et la fermeture du contact 35a produit l'excitation de la bobine 36w. Le contact<B>32e</B> s'ouvre par conséquent pour décon necter la bobine d'induction<B>18</B> de la source<B>16.</B> Comme le contact 34a est fermé, la fermeture du contact<B>36b</B> produit l'excitation de la bobine 39w et<B>le</B> contact 39a s'ouvre instantanément.
L'ouverture du contact 36f et la fermeture du contact<B>36d</B> déconnecte l'instrument<B>5</B> des sondes <B>26</B> et<B>27</B> et le connecte aux sondes<B>26</B> et<B>28,</B> de sorte que c'est la température moyenne qui est lue maintenant au lieu de la température superficielle.
Comme la billette 24 a été rapidement chauffée, la température du noyau et par conséquent la tempéra ture moyenne sont basses toutes deux, et les con tacts 5a<I>et</I> 5e reviennent rapidement dans leur posi tion normale par suite du transfert<B>de</B> l'instrument<B>5</B> de la lecture superficielle<B>à</B> la lecture moyenne. Lou- verture du contact<B>5d</B> désexcite la bobine 35w Pou- erture du contact 5c désexcite la bobine 34w qui, a son tour, entraîne l'ouverture du contact 34a et la désexcitation de la bobine 39w. L7ouverture du con tact 5e entrame la désexcitation de la bobine 36w.
Les contacts<B>36d</B> et 36f transfèrent alors l'instrument <B>5</B> pour la mesure de la température superficielle.
Pendant la période où la température moyenne est lue par l'instrument<B>5,</B> la courbe 4 décrite par le style s'infléchit vers le bas pour former la première branche de la partie 4a en V. La température super ficielle étant lue maintenant, la courbe 4 s'élève<B>à</B> nouveau comme indiqué.
Quand la température superficielle est supérieure <B>à</B> 86T, <B>C,</B> les contacts 5a<I>et</I><B>5b</B> s'ouvrent et le con tact 5e se ferme dès que les contacts<B>36d</B> et 36f fonc tionnent pour transférer l'instrument<B>5</B> sur la mesure de la température superficielle. Bien que l'instrument <B>5</B> lise maintenant la température superficielle, aucune énergie n'est envoyée<B>à</B> nouveau dans la bobine<B>18</B> par le fait que le contact 39a est encore ouvert. La surface de la billette continue<B>à</B> se refroidir jusq-dau point<B>2b</B> de la courbe 2. Cela se produit environ deux secondes après que la bobine 39w est désexcitée. <B>A</B> la fin<B>de</B> ces deux secondes, le contact 39a se re ferme.
Comme les contacts 34c,<B><I>35b,</I></B><I> 36e</I> et<B>38d</B> sont tous fermés, la bobine 32w est<B>à</B> nouveau excitée par le circuit 45 et le contact<B>32e</B> se ferme pour obliger la bobine 19w<B>à</B> fermer les contacts 19a et<B>19b.</B> Lors de la fermeture de ces contacts, Pénergie est appli quée<B>à</B> nouveau<B>à</B> la bobine<B>18.</B>
La température superficielle s'élève maintenant vers le point 2c et la température moyenne s'élève comme indiqué en 1B sur la courbe<B>1.</B> Quand une température de<B>9070 C</B> est atteinte<B>à</B> la surface, le contact 5c se ferme pour exciter la bobine 34w et, quand la température superficielle atteint 913o<B>C,</B> le contact<B>5d</B> se ferme pour exciter la bobine 35w. Le contact<B>35b</B> s'ouvre par conséquent pour désexciter la bobine 32w, ce qui déconnecte la source & énergie de la bobine<B>18</B> par suite de la désexcitation de la bobine l9w lors de l'ouverture du contact 32c.
La fermeture du contact 35a lors de l'excitation de la bobine 35w assure l'excitation de la bobine 36w et par suite le fonctionnement des contacts<B>36d</B> et<B>36f</B> pour rendre l'instrument<B>5</B> sensible<B>à</B> la température moyenne au heu de ]!être<B>à</B> la température superfi cielle. Les deux contacts 34a et<B>36b</B> étant fermés, la bobine 39w du relais de retard est excitée et<B>le</B> con tact 39a est ouvert.
Si la température moyenne n'a pas encore atteint 861o<B>C,</B> les contacts 5a<I>et</I><B>5b</B> sont maintenant fermés et les contacts<I>5c,<B>5d</B> et</I> 5e ouverts. Les bobines 34w, <I>35w</I> et 39w sont désexcitées. L'ouverture du contact 5e met au repos la bobine 36w, et par conséquent les contacts<B>36d</B> et 36f fonctionnent pour transférer l'instrument<B>5</B> sur la lecture de la température super ficielle. Cette vérification momentanée de la tempé rature moyenne par l'instrument<B>5</B> est indiquée par la partie 4B de la courbe 4.
Comme la source d'énergie a été coupée de la bobine<B>18,</B> la surface de la billette continue<B>à</B> se re froidir en direction du point<B>2d</B> de la courbe 2. Dès que l'instrument<B>5</B> commence<B>à</B> lire<B>à</B> nouveau la température superficielle, les contacts 5a<I>et</I><B>5b</B> s'ou vrent et le contact 5e se ferme. On suppose mainte nant que la température superficielle est comprise entre<B>907</B> et<B>9130 C, de</B> sorte que le contact 5c se forme mais que<B>le</B> contact<B>5d</B> reste ouvert. Ce der nier contact étant ouvert, la bobine 35w n'est pas excitée et le contact 35a reste ouvert. Les bobines 35w et 39w restent au repos.
La surface de la billette continue<B>à</B> se refroidir et après un retard<B>la</B> contact 39a se referme. Comme le contact 5c est fermé, la bobine 34w est excitée et le contact 34e dans le circuit 45 est ouvert et empêche l'excitation de la bobine 32w lors de la fermeture du contact 39a. Par conséquent, la surface continue<B>à</B> se refroidir en direction du point<B>2d.</B> Quand la tem pérature superficielle atteint<B>9070 C</B> au point<B>2d,</B> le contact 5c s'ouvre et la bobine 34w est désexcitée, ce qui entreine la fermeture du contact 34c. On assure ainsi l'excitation de la bobine 32w et la fermeture des contacts 32a et 19a.
Le chauffage de la billette reprend<B>à</B> nouveau et la température superficielle s'élève vers le point 2e.
Quand cette température atteint<B>9070 C,</B> le con tact 5c se ferme<B>à</B> nouveau pour exciter la bobine 34w, mais l'ouverture du contact 34c est sans effet parce que le contact<B>32b</B> est fermé. Quand la tempé rature superficielle atteint<B>9130 C</B> au point 2e, le contact<B>5d</B> se ferme pour exciter la bobine 35w, ce qui entraffie l'ouverture du contact<B>35b</B> dans le cir cuit 45 pour déconnecter la source d7énergie de chauffage de la billette 24 par désexcitation des bo bines 32w et l9w,
et la fermeture du contact 35a pour assurer l'excitation de la bobine 36w de ma- mere que les contacts<B>36d</B> et 36f assurent le trans fert de l'instrument<B>5</B> sur les sondes<B>26</B> et<B>28</B> pour la lecture<B>de</B> la température moyenne. Les contacts 5c et<B>5d</B> s'ouvrent maintenant pour désexciter les bobi nes 34w, 35w et 39w, la bobine 36w restant excitée parce que le contact 36a est fermé.
Supposons maintenant que la température moyen ne de la billette, 24 se soit élevée, comme indiqué en<B>1C, à</B> une valeur comprise entre<B>86.1</B> et 867o<B>C.</B> Le contact<B>5b</B> se ferme, mais le contact 5a reste ou vert. Le contact 5e reste aussi fermé, de sorte que la bobine 36w reste excitée et que l'instrument<B>5</B> continue<B>à</B> lire la température moyenne.
Après un retard, le contact 39a se ferme. Comme la bobine 36w est excitée, le contact 36e est ou vert et empêche une nouvelle application & énergie <B>à</B> la bobine<B>18.</B> Les contacts 36c et 34b sont fermés, de sorte que la fermeture du contact 39a entrame l'excitation de la bobine 38w. Le contact<B>38b</B> se ferme par conséquent et rend actif le circuit d'éjec tion 40a et la billette peut être éjectée<B>à</B> volonté car sa température moyenne est approximativement<B>à</B> la valeur désirée de<B>8610 C.</B>
Si la billette n'est pas éjectée, l'ouverture du con tact 38e produit la désexcitation de la bobine 36w pour transférer l'instrument<B>5</B> sur la mesure de la température superficielle. Comme le contact<B>38d</B> est ouvert, l'énergie n'est pas appliquée<B>à</B> nouveau jus qu'à ce que la température superficielle diminue<B>à</B> <B>8610 C.
A</B> cette température, les contacts 5a<I>et<B>5b</B></I> sont tous deux fermés et comme le contact 38a est maintenant fermé, la bobine 32w est excitée pour as surer une nouvelle application d'énergie<B>à</B> la bobine <B>18.</B> Les contacts 5a<I>et</I><B>5b</B> continuent<B>à</B> fonctionner<B>à</B> <B>861</B> et<B>à 8670C</B> alternativement pour envoyer<B>à</B> la surface suffisamment de chaleur pour compenser les pertes par radiation, maintenant ainsi la température moyenne<B>à</B> la valeur désirée jusqu'à l'éjection, quelle que soit la longueur de la billette,<B>le</B> contact 32a ser vant<B>à</B> maintenir la bobine 32w excitée après Pou- verture du contact 5a et avant l'ouverture du con tact<B>5b.</B>
La description de la position des sondes énonce que l'une d'elles est<B>e</B> proche de l7axe <B> . Il</B> faut en tendre par<B>là</B> que cette sonde peut se trouver sur l'axe ou dans une position suffisamment proche de ce dernier pour être<B>à</B> la même température que l'axe. Cette indication est nécessaire parce que dans certains métaux il se forme une zone de chaleur dans laquelle les températures au centre et<B>à</B> une distance considérable du centre sont les mêmes, ou tout au moins suffisamment proches pour que leur différence n'ait aucun effet appréciable sur le procédé et sur l'appareil décrits.
Ce qui prézède montre bien que le procédé et l'appareil décrits permettent la détermination de la température moyenne d'une billette et la commande du chauffage de cette billette en fonction de cette température moyenne.
Method for electrically heating a metal billet in successive stages and apparatus for its implementation The present invention relates to a method for electrically heating a metal billet in successive stages. It also relates to an apparatus for the implementation of this method.
When heat is generated in the surface layer of a billet and conduc- tively flows to the center of the billet, the heat flow can be much slower than the heat increase in the billet. surface layer and, therefore, this surface layer tends to <B> to </B> overheat <B> unless </B> steps are taken to allow <B> </B> the heat to s 'flow from the sur face to the center of the billet <B> at </B> a rate that is correlated with the heat increases <B> at </B> the sur face.
Heretofore, a correlation between the production of heat <B> at </B> the surface of a billet and its flow rate towards the center has been obtained by heating the billet and removing this heating in chronological cycles. determined in their extent for each particular billet and for each desired final temperature. A disadvantage of <B> </B> this method is that variations in billet size, type of alloy, desired final temperature, etc., require preliminary tests to determine the number cycles and the duration of each.
The correlation between the heat production <B> at </B> the surface of a billet and the flow rate towards the center can be obtained, as shown in Patent No. <B> 347910, </B> in allowing <B> to </B> the surface temperature to flow quickly by heating <B> to </B> using an induction coil up to a determined high value, only slightly below <B> to </B> a maximum admissible temperature, then then by successively de-energizing and exciting the induction coil according to cycles determined by obtaining a high surface temperature <B> determined </B> and a somewhat lower minimum surface temperature.
When a temperature difference or a determined temperature gradient between the surface temperature and the temperature of the center of the billet is reached, the cycle is modified to cut energy when the surface temperature reaches an allowable value lower than the determined high value. and to bring energy into play when a somewhat lower minimum temperature is reached. Cyclization is continued until the temperature difference between the surface and the center is close to zero.
With such a method relating to temperature differences, it is necessary to choose several different limit temperatures for each dimension and each type of billet. Furthermore, it is difficult to determine with precision when the desired average temperature has been reached.
The process forming the subject of the present invention, in which, <B> at </B> the end (in the first stage, the surface temperature of the bMette reaches an upper limit situated above a desired final temperature and the temperature of the billet on or near its central axis is <B> </B> less than this final temperature, and in a second stage, <B> the </B> heating current is periodically started and cut in response <B> to </B> the temperature measured at determined points on the billet until the latter has substantially the same temperature throughout its cross section,
is characterized in that the current is automatically cut off in the second stage when the surface temperature of the billet has reached said upper limit, this temperature is dropped by a determined value, and <B> to </B> is started again the current automatically, and this cycle is repeated until the average temperature of the billet measured over its entire cross section is substantially equal to <B> </B> said desired final temperature, after which the current is cut off. heating, <B> </B> so that a uniform temperature substantially equal to <B> to </B> the desired final temperature is established by itself over the entire cross section <B> of </ B> the billet.
The apparatus object <B> of </B> the invention for the implementation of this method, comprises thermocouples <B> with </B> probes and is characterized - in that - it comprises two probes of different polarities for measuring the average temperature of the billet throughout its cross section, one <B> of </B> these probes being in contact with a point on the surface of the billet and the other probe with a point on the central axis of the billet or near this central axis.
The appended drawing illustrates, <B> by </B> by way of example, an implementation of the method which is the subject of the invention and shows, also <B> by </B> by way of example, one embodiment of the invention. the apparatus for carrying out this process.
Fig. <B> 1 </B> is a graphic illustrating this implementation.
Fig. 2 is an electrical diagram of the device. The apparatus which will be described directly measures the average temperature of the billet so that this measurement is independent of the size of the billet and <B> of </B> the heating rate. The measurement of the average temperature or the indication thus determined is then used jointly <B> to </B> the measurement or <B> to </B> the indication relative to <B> to </B> the temperature superficial, which is well below <B> </B> the superficial temperature, maximum admissible, to control cycles over the entire cyclic part of the heating period.
It is well known that there is a point on the cross section and on the surface of the billet where an average temperature can be measured, but the position of this point varies with the rate of heating and the size of the billet and, therefore, cannot be easily and accurately determined. <B> We </B> must therefore consider means of measuring the average temperature. Three devices sensitive <B> to </B> the temperature constituted by three probes <B> of </B> thermocouples are used.
A positive <B> </B> probe and a <B> negative </B> potential probe are placed against the end <B> of </B> the billet near the circumferential surface, and a negative potential <B> probe is placed against the same end on or near the central axis of the billet. The two near-surface probes are used to measure the surface temperature and the positive near-surface probe and the negative axial probe are used to measure the average temperature between the surface and the center.
When a determined surface temperature, measured by the surface probes, is reached, the continuous heat supply stage is terminated and a cyclic stage is initiated. The cycles are automatically controlled by the feedback of the surface temperature indication provided by the two surface probes as well as the <B> of </B> average temperature indication provided by one of the surface probes and by the axial probe.
The disadvantages of the known methods are eliminated by the fact that complete control of the heating is thus ensured and that only the prior choice of two temperatures is necessary. One of these two temperatures is the final mean temperature which must be determined anyway in each case, and the other is a limit superficial temperature which is not dangerous because it can be much lower <B> than < / B> the maximum admissible surface temperature.
The graph of fig. <B> 1 </B> gives the temperatures in degrees centigrade on the ordinate and the time in minutes on the abscissa. In the example chosen, it is assumed that the billet must reach an average final temperature of 8611, C, indicated by part lA of a curve <B> 1 </B> giving the average temperature of the billet, and that the temperature reached <B> at </B> the surface of the billet does not exceed <B> 9130 C, </B> indicated by a point 2a on a curve 2 giving the surface temperature of the billet.
The temperature variation on the central axis of the billet is given by a curve <B> 3. </B> Curve 4 gives the position of a recording style not shown, associated <B> with </ B > a recording instrument <B> 5 </B> (fig. 2) sensitive <B> to </B> the temperature <B> at </B> the surface of the billet or <B> at </B> the average temperature over the entire section of the billet, depending on its connection, arranged to close and open contacts and form part of a control device.
Curve 4 initially coincides with curve 2, switches to curve <B> 1 </B> cyclically between increases in heating and, near the end of each increase in the heating period, coincides <B> to </B> again with curve 2 which represents the surface temperature.
It can be seen on the graph of FIG. <B> 1 </B> that the temperature <B> of </B> the surface layer of the billet (curve 2) rises rapidly and almost linearly with time during the initial heating of the billet and quickly reaches the limit temperature of 9131, C indicated by point 2a. During this initial heating interval, the instrument <B> 5 </B> records the surface temperature and therefore curve 4 coincides with curve 2.
The temperature in the center of the billet and the average temperature rise as shown by curves <B> 3 </B> and <B> 1 </B> respectively.
When the surface temperature reaches <B> 9130 C, </B> the heating is automatically stopped and the instrument <B> 5 </B> starts <B> to </B> read the average temperature, as will be described. further. By <B> the </B> that, in the example described, the average temperature has not reached <B> at </B> this moment the desired value of 861o <B> C, </B> instrument <B> 5, </B> after a certain delay <B> due to </B> a <B> delay </B> relay, reads the temperature <B> at </B> again superficial. This change in the surface temperature reading <B> to </B> the average temperature, then returning <B> to </B> the surface temperature reading in the instrument response <B> 5 </B> are indicated by a V-shaped part 4a of curve 4.
When the <B> 5 </B> instrument returns <B> to </B> the surface temperature indication, it is assumed that the surface temperature has decreased to a point <B> 2b </ B> corresponding <B> to </B> a temperature just below a lower control temperature of 907o <B> C, </B> after a short delay determined by a delay relay. The energy is then switched on <B> to </B> again and the surface temperature rises from point <B> 2b </B> to point 2c on curve 2.
When point 2c is reached, the surface temperature is <B> at </B> again <B> at </B> the upper limit value of <B> 9130 C. </B> The energy is <B > to </B> again cut off automatically and the instrument <B> 5 </B> is switched to read the average temperature. Suppose <B> to </B> again that the average temperature has not yet reached the desired value of <B> 861 ,, C; </B> the instrument <B> 5 </B> is then immediately placed to read the surface temperature, a delay being unnecessary here since it is not necessary to allow the surface of the hoe to cool. This second switch of the instrument style <B> 5 </B> is indicated by part 4B <B> of </B> curve 4.
In the example chosen, we have assumed that the surface temperature is 9131, <B> C, </B> that is to say greater than <B> than </B> the lower control value of <B> 9070 C. </B> Energy is not applied until this lower surface temperature control value is reached within a point <B> 2d </B> of curve 2. When energy is applied <B> at </B> this moment, the surface temperature rises from point <B> 2d to </B> point 2e. When this last point is reached, the surface temperature is <B> to </B> again <B> 9130 C </B> and the energy is removed.
During each of the cut-off periods the average temperature remains sensibly constant, and during each of the cut-in periods, it rises as shown in parts 1B and <B> 1C </B> of the curve <B> 1 . </B>
After the energy has been cut off at point 2e, the instrument <B> 5 </B> reads the average temperature <B> to </B> again. Assume now that the average temperature is approximately equal to <B> at </B> the desired value <B> of </B> <B> 8 61 Il C </B> which is also a lower control value, and the instrument <B> 5 </B> continues <B> to </B> read the average temperature as shown by the coincidence of curves <B> 1 </B> and 4 in a region 4c of curve 4 coinciding with the curve <B> 1. At </B> the end of a fixed period of time, the instrument <B> 5 </B> is <B> to </B> plugged in again to read the surface temperature. The hoe can now be ejected.
If it is not, the instrument <B> 5 </B> continues <B> to </B> read the surface temperature and <B> to </B> cyclically control the heating periods for maintain the surface temperature and the average temperature between <B> 861 </B> and <B> 8670 C. </B>
The device (fig. 2) comprises two conductors <B> 10 </B> and <B> 11 </B> intended <B> to </B> to be connected <B> to </B> a non shown of a control circuit by the closing of a switch 12, and two conductors 14 and <B> 15 </B> arranged to send an alternating current of high or low frequency coming from a source <B> 16 to </B> one, coil <B> 18 of </B> induction heating of the hoe when closing normally open contacts l9a and <B> 19b </B> of an electromagnetic contactor <B> 19 </B> including a l9w control coil.
In the diagram of fig. 2, many <B> </B> relay control modules, similar <B> to </B> the l9w coil, are indicated by reference numbers followed by the letter <B> </B> < I> w <B>. </B> </I> These coils are arranged to magnetically actuate the respective groups of contacts shown at the appropriate places in the diagram. Each contact in a group is identified by the reference number of the associated control coil, followed by the letter <I> a, <B> b, </B> c, </I> etc. Coil l9w, like all other relay coils, is energized <B> to </B> from conductors <B> 10 </B> and <B> 11. </B>
A hoe 24 is held by a support not shown in the coil <B> 18. </B> A removable stopper <B> 25, </B> which may be similar <B> to </B> that described in bre vet No <B> 331037, </B> supports thermocouples <B> with </B> probes <B> 26, 27 </B> and <B> 28 </B> which, in the example considered , are devices sensitive to <B> to </B> temperature. The <B> 27 </B> probe is <B> at </B> a greater potential <B> than </B> that of the sounds of <B> 26 </B> and <B> 28. </ B> The probes <B> 26 </B> and <B> 27 </B> are arranged to engage the end <B> of </B> the hoe 24 in areas spaced from the circumference of the latter and close to the circumferential surface of the hoe, while the probe <B> 28 </B> is arranged to engage the end of the hoe at the center <B> of </B> the latter, namely on its axis .
The probes <B> 26, 27 </B> and <B> 28 </B> are connected by conductors <B> 29, 30 </B> and <B> 31 </B> respectively <B> to </B> the instrument <B> 5 </B> arranged to actuate contacts <I> 5a, <B> 5b, </B> </I> <I> 5c, <B> 5d </ B> and </I> 5e which may be of a known type. The <B> 5 </B> instrument features a recorder style. The contacts 5a <I> and </I> <B> 5b </B> are closed <B> at </B> relatively low temperatures and open for determined higher temperatures. Contacts <I> 5c, <B> 5d </B> and 5e </I> are open <B> at </B> relatively low temperatures and closed <B> at </B> higher temperatures determined. born. To simplify the diagram, these contacts are shown <B> to </B> in fig. 2 in various positions and not in the instrument <B> 5. </B>
In the example considered, contact 5a closes when the instrument <B> 5 </B> measures a temperature <B> less than 8610 C </B> and opens when the instrument <B> 5 </B> measures a temperature above <B> to 8610 C. </B> The contact <B> 5b </B> responds in the same way <B> to </B> a temperature of <B> 8670 C . </B> Contact 5c is open for any temperature lower than <B> 9070 C </B> and closed for all higher temperatures. The <B> 5d </B> <I> and </I> 5th contacts function like the 5c contact but <B> at </B> temperatures of <B> 9130 C </B> and <B> 8610 C </B> respectively. <B> - </B> Contacts 5a <I> and <B> 5b </B> </I> are arranged in one of several excitation circuits of a 32w <B> control </B> relay coil which operates normally open contacts 32a, <B> 32b </B> and 32c.
Contacts 5c, <B><I>5d</I></B> <I> and </I> 5e are arranged to control respectively coils 34w, 35w and 36w of <B> control of </ B > relay. Coil 34w actuates a normally open contact 34a and normally closed contacts 34b and 34c. The 35w coil controls a normally open 35a contact and a normally closed <B> 35b </B> contact. The coil 36w controls contacts 36a, <B> 36b, </B> 36c and 36d normally open and contacts 36e and <B> 36f </B> normally closed. Contacts <B> 36f </B> and <B> 36d </B> are arranged in conductors <B> 30 </B> and <B> 31 </B> respectively.
A 38w control coil of a temperature control relay operates normally open contacts 38a, <B> 38b </B> and -Î8c and normally closed <B> 38d </B> and 38e contacts. A chronological function is ensured by an electromagnetic delay relay comprising a <B> de </B> control coil 39w and a contact 39a normally closed which opens instantly when the coil 39w is energized but whose closing is delayed after de-energization of this coil.
To eject the billet 24 out of <B> from </B> the reel <B> 18, </B> an ejection mechanism 40 of known type is used which is controlled by an ejection circuit 40a.
The device operates as follows. If switch 12 is open and billet 24 is at room temperature, all contacts are in the normal position shown <B> through </B> in fig. 2. As contact <B> 36d </B> is open and contact <B> 36f </B> closed, the instrument <B> 5 </B> measures the temperature <B> at </B> the surface of bMette 24 <B> to </B> from negative probe <B> 26 </B> and positive probe <B> 27. </B>
When the switch 12 is closed, the 32w box is energized by a circuit 45 comprising the contacts 39a, <I> 34c, <B> 35b, </B> 36e </I> and <B> 38d < / B> connected in series. The resulting closure of contact 32c energizes coil l9w, and contacts 19a and l9b close to connect induction coil <B> 18 to </B> source <B> 16. </B> The temperatures of the surface and of the core of the billet 24 begin <B> to </B> to rise as shown by curves 2 and <B> 3, </B> respectively of FIG. <B> 1, </B> the average <B> of </B> these two temperatures being given by the curve <B> 1. </B> As the instrument <B> 5 </B> is connected so <B> to </B> measure the surface temperature,
it records curve 4 which follows <B> at </B> this moment curve 2.
The final average temperature, in the example chosen, is 861o <B> C </B> and the instrument <B> 5 </B> is set so that contact 5a opens and contact 5e <I> closes when the temperature read by the instrument <B> 5 </B> reaches this value. <B> It </B> should be remembered that the instrument <B> 5 </B> now measures the superficial temperature. Opening contact 5a has no effect <B> at </B> this moment because contact 32a, in parallel with contact 5a, is closed and <B> </B> contact 38a is open . Closing of contact 5e also has no effect because contacts 35a and 36a are open.
When the surface temperature reaches <B> 8670 C, </B> is <B> 6- C </B> above the desired final average temperature of <B> 8610 </B> C, <B> the </B> contact <B> 5b </B> opens. Nothing happens The maximum temperature set for the surface is <B> 9130 C. A </B> the temperature of 9071, C, or <B> 60 C </B> below <B> </ B > this maximum, contact 5c closes to produce the excitation of coil 34w. Contact 34a therefore closes and contacts 34b and 34c open, but no circuit is completed or interrupted.
When the surface temperature reaches 913c, <B> C </B> (point 2a <B> of </B> curve 2 in fig. <B> 1), </B> the contact <B> 5d < / B> closes to energize the 35w coil. The resulting opening of the contact <B> 35b </B> initiates the de-energization of the coil 32w, and the closing of the contact 35a produces the excitation of the coil 36w. Contact <B> 32e </B> therefore opens to disconnect induction coil <B> 18 </B> from source <B> 16. </B> As contact 34a is closed, closing the contact <B> 36b </B> produces the excitation of the coil 39w and <B> the </B> contact 39a opens instantly.
Opening contact 36f and closing contact <B> 36d </B> disconnects the instrument <B> 5 </B> from probes <B> 26 </B> and <B> 27 </B> and connects it to probes <B> 26 </B> and <B> 28, </B> so that the mean temperature is now read instead of the surface temperature.
As the billet 24 has been rapidly heated, the core temperature and therefore the average temperature are both low, and the 5a <I> and </I> 5e contacts quickly return to their normal position as a result of the transfer. <B> of </B> the instrument <B> 5 </B> from the surface reading <B> to </B> the average reading. Opening of contact <B> 5d </B> de-energizes coil 35w Opening of contact 5c de-energizes coil 34w which, in turn, causes contact 34a to open and coil 39w to de-energize. The opening of the 5th contact initiates the de-energization of the 36w coil.
The contacts <B> 36d </B> and 36f then transfer the instrument <B> 5 </B> for the measurement of the surface temperature.
During the period when the average temperature is read by the instrument <B> 5, </B> the curve 4 described by the style bends downwards to form the first branch of part 4a in V. The super temperature Now being read, curve 4 rises <B> to </B> new as shown.
When the surface temperature is above <B> </B> 86T, <B> C, </B> the contacts 5a <I> and </I> <B> 5b </B> open and the con tact 5e closes as soon as contacts <B> 36d </B> and 36f operate to transfer the instrument <B> 5 </B> to the measurement of the surface temperature. Although the instrument <B> 5 </B> now reads the surface temperature, no energy is sent <B> to </B> again into the coil <B> 18 </B> by the fact that the contact 39a is still open. The billet surface continues <B> to </B> cool to point <B> 2b </B> on curve 2. This occurs approximately two seconds after the 39w coil is deenergized. <B> A </B> at the end <B> of </B> these two seconds, contact 39a closes again.
As contacts 34c, <B> <I> 35b, </I> </B> <I> 36e </I> and <B> 38d </B> are all closed, coil 32w is <B> at </B> again energized by circuit 45 and contact <B> 32nd </B> closes to force coil 19w <B> to </B> close contacts 19a and <B> 19b. </B> When closing these contacts, energy is applied <B> to </B> new <B> to </B> coil <B> 18. </B>
The surface temperature now rises towards point 2c and the average temperature rises as indicated in 1B on the curve <B> 1. </B> When a temperature of <B> 9070 C </B> is reached < B> at </B> the surface, contact 5c closes to energize coil 34w and, when the surface temperature reaches 913o <B> C, </B> contact <B> 5d </B> closes for excite the coil 35w. The <B> 35b </B> contact therefore opens to de-energize the 32w coil, which disconnects the source & energy from the <B> 18 </B> coil as a result of the l9w coil de-energizing during opening of contact 32c.
The closing of the contact 35a during the excitation of the coil 35w ensures the excitation of the coil 36w and consequently the operation of the contacts <B> 36d </B> and <B> 36f </B> to make instrument <B> 5 </B> sensitive <B> to </B> the mean temperature instead of]! being <B> at </B> the surface temperature. The two contacts 34a and <B> 36b </B> being closed, the coil 39w of the delay relay is energized and <B> the </B> contact 39a is open.
If the average temperature has not yet reached 861o <B> C, </B> contacts 5a <I> and </I> <B> 5b </B> are now closed and contacts <I> 5c, <B> 5d </B> and </I> 5e open. The 34w, <I> 35w </I> and 39w coils are de-energized. Opening contact 5e puts coil 36w to rest, and therefore contacts <B> 36d </B> and 36f operate to transfer the instrument <B> 5 </B> to the surface temperature reading . This momentary check of the average temperature by instrument <B> 5 </B> is indicated by part 4B of curve 4.
As the power source has been removed from the coil <B> 18, </B> the surface of the billet continues <B> to </B> cool towards the point <B> 2d </B> curve 2. As soon as the instrument <B> 5 </B> starts <B> to </B> read <B> to </B> again the surface temperature, contacts 5a <I> and </ I> <B> 5b </B> open and contact 5e closes. We now suppose that the surface temperature is between <B> 907 </B> and <B> 9130 C, so that the contact 5c is formed but that <B> the </B> contact < B> 5d </B> remains open. This last contact being open, the coil 35w is not energized and the contact 35a remains open. The 35w and 39w coils remain idle.
The surface of the billet continues <B> to </B> to cool and after a delay <B> the </B> contact 39a closes. As contact 5c is closed, coil 34w is energized and contact 34e in circuit 45 is open and prevents energization of coil 32w upon closing contact 39a. Therefore, the surface continues <B> to </B> to cool towards point <B> 2d. </B> When the surface temperature reaches <B> 9070 C </B> at point <B> 2d , </B> contact 5c opens and coil 34w is de-energized, which closes contact 34c. This ensures the excitation of the coil 32w and the closing of the contacts 32a and 19a.
The heating of the billet resumes <B> to </B> again and the surface temperature rises to point 2e.
When this temperature reaches <B> 9070 C, </B> contact 5c closes <B> to </B> again to energize coil 34w, but opening contact 34c has no effect because contact < B> 32b </B> is closed. When the surface temperature reaches <B> 9130 C </B> at point 2e, the contact <B> 5d </B> closes to energize the 35w coil, which hinders the opening of the contact <B> 35b < / B> in the circuit 45 to disconnect the heating energy source from the billet 24 by de-energizing the coils 32w and l9w,
and the closing of the contact 35a to ensure the excitation of the coil 36w so that the contacts <B> 36d </B> and 36f ensure the transfer of the instrument <B> 5 </B> on the <B> 26 </B> and <B> 28 </B> probes for reading <B> of </B> the average temperature. Contacts 5c and <B> 5d </B> now open to de-energize 34w, 35w and 39w coils, with 36w coil remaining energized because contact 36a is closed.
Suppose now that the average temperature ne of the billet, 24 has risen, as indicated in <B> 1C, to </B> a value between <B> 86.1 </B> and 867o <B> C. </ B> Contact <B> 5b </B> closes, but contact 5a remains or green. Contact 5e also remains closed, so that the 36w coil remains energized and the instrument <B> 5 </B> continues <B> to </B> reading the average temperature.
After a delay, the contact 39a closes. As coil 36w is energized, contact 36e is either green and prevents re-application & energy <B> to </B> coil <B> 18. </B> Contacts 36c and 34b are closed, so that the closing of the contact 39a initiates the excitation of the coil 38w. The contact <B> 38b </B> therefore closes and activates the ejector circuit 40a and the billet can be ejected <B> at </B> will because its average temperature is approximately <B> to < / B> the desired value of <B> 8610 C. </B>
If the billet is not ejected, opening the 38th contact will de-energize the 36w coil to transfer the instrument <B> 5 </B> to the surface temperature measurement. As the <B> 38d </B> contact is open, energy is not applied <B> to </B> again until the surface temperature drops <B> to </B> < B> 8610 C.
At this temperature, contacts 5a <I> and <B> 5b </B> </I> are both closed and as contact 38a is now closed, the 32w coil is energized to start a new one. application of energy <B> to </B> coil <B> 18. </B> Contacts 5a <I> and </I> <B> 5b </B> continue <B> to </ B > operate <B> at </B> <B> 861 </B> and <B> at 8670C </B> alternately to send <B> to </B> the surface enough heat to compensate for radiation losses , thus maintaining the average temperature <B> at </B> the desired value until ejection, whatever the length of the billet, <B> the </B> contact 32a will be used <B> to < / B> keep the 32w coil energized after opening contact 5a and before opening contact <B> 5b. </B>
The description of the position of the probes states that one of them is <B> e </B> close to the <B> axis. It </B> must be <B> there </B> that this probe can be on the axis or in a position close enough to the latter to be <B> at </B> the same temperature as axis. This indication is necessary because in some metals a heat zone is formed in which the temperatures at the center and <B> at </B> a considerable distance from the center are the same, or at least sufficiently close so that their difference has no appreciable effect on the method and apparatus described.
What precedes clearly shows that the method and apparatus described allow the determination of the average temperature of a billet and the control of the heating of this billet as a function of this average temperature.