EP0004690A1 - Method and device for the continuous casting of metal - Google Patents
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- EP0004690A1 EP0004690A1 EP79200153A EP79200153A EP0004690A1 EP 0004690 A1 EP0004690 A1 EP 0004690A1 EP 79200153 A EP79200153 A EP 79200153A EP 79200153 A EP79200153 A EP 79200153A EP 0004690 A1 EP0004690 A1 EP 0004690A1
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0605—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two belts, e.g. Hazelett-process
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- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
- B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
- B22D11/185—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by using optical means
Definitions
- the above-mentioned signal is created by subjecting a photosensitive element to radiation transmitted to it by an optical system housed outside the cavity and targeting an area of one of the lateral barriers, this area being located on either side of the border between the cast metal and the part of this barrier not covered by the metal and the sensitivity of the photosensitive element being essentially in the visible spectrum and being low for infrared radiation.
- the three conditions are necessary so that the signal created responds in a sufficiently faithful manner to the variations in the level of the liquid at the entrance of the cavity and can be of sufficient intensity to control the pouring so as to maintain said level between acceptable lower and upper limits.
- the sensitivity of the element is not mainly located in the visible spectrum and is not low for infrared radiation, the efficiency of the optoelectronic device is not sufficient, as will be demonstrated with respect to the example described below.
- the photosensitive element is not subjected to radiation through an optical system housed in outside the cavity but for example by means of a quartz rod housed at the very entrance of the molding cavity, this system, more particularly the quartz rod, is then necessarily close to the surface of the metal cast and a jet of molten metal entering the mold cavity; it is then easily soiled by metal splashes and thus becomes unfit for the transmission of radiation.
- the optical system does not target the area of one of the lateral barriers located on either side of the border between the cast metal and the part of this barrier not covered by the metal, the variations in signal intensity are too low to allow effective casting control based on this signal.
- the cavity is normally supplied by a set of two chutes having a fairly high inertia, which means that the control requires the detection of a relatively small change in the level of the metal poured into the cavity.
- This control is only reliable thanks to the discharge by the upper belt of the molten metal along the lateral dams at the entrance of the cavity.
- This backflow gives rise to greater changes in the coverage of the lateral dams by the molten metal than would be the case if one were only to take into account the rise and fall of the horizontal level of the molten metal.
- a controlled continuous casting of non-ferrous metals melted in a molding cavity delimited by movable walls is known according to the American patent n ° 2,246,907. On the one hand it is not a matter of pouring into a cavity of the kind determined above. On the other hand, the transmission of radiation to the photosensitive element takes place via a quartz rod, which has the disadvantage already described above.
- the invention relates not only to the casting method determined above, but also to an apparatus for carrying out this method.
- the element capable of producing the signal is a photosensitive element capable of producing a signal which is a function of received radiation and whose sensitivity is essentially in the visible spectrum and is low for infrared radiation, a system optical system being housed outside the cavity and targeting an area of one of the lateral dams situated on either side of the border between the cast metal and the part of this dam not covered by the metal, this optical system transmitting the radiation received to the photosensitive element.
- FIG. 14 is a front view on a larger scale of a part of the device of FIG. 13.
- the apparatus shown comprises a continuous casting machine 1 of the type with twin belts.
- a continuous casting machine 1 of the type with twin belts.
- Such a machine comprises an upper mobile endless belt 2 and a lower mobile endless belt 3.
- the upper belt 2 is driven by rollers not shown in the direction of arrow 4, and the lower belt 3 in the direction of arrow. 5.
- Two endless mobile lateral barriers 6 and 7 are located partly between the lower strand of the upper belt 2 and the upper strand of the lower belt 3.
- Each of the lateral dams 6 and 7 consists of a large number of blocks of metal strung on an endless ribbon.
- These side dams 6 and 7 define with the upper belt 2 and with the lower belt 3 a cavity or molding area 8 between an inlet 9 and an outlet not shown, this molding area being inclined 15 ° downward from the inlet towards the exit.
- the upper strand of the lower belt 3 constitutes a supporting surface for casting, and the lower strand of the upper belt 2, an upper delimiting surface for casting.
- Cooling of the molten metal in the molding zone 8 is carried out by spraying a coolant on the one hand on the belts 2 and 3, as described in American patents No. 3,036,348 and No. 3,041,686 , and on the other hand on the lateral dams 6 and 7, outside of the molding zone 8, as described in American patents n ° 3,865,176 and n ° 3,955,615.
- Each of the lateral dams 6 and 7 therefore constitutes a movable wall of the molding cavity 8, this movable wall being cooled before being brought into contact with the molten metal.
- the distance between the belts 2 and 3 is 6 cm and that between the lateral dams 6 and 7 is 12 cm.
- the optoelectronic device 17 comprises a tube 18 provided with a biconvex objective 19 having a focal distance of 650 mm and a tube 20 provided with a mat glass 21, a diaphragm 22, a photosensitive element 23 and a support 24 for the photosensitive element 23, this support having a guide groove 25.
- the objective 19 is fixed at 26 and the mat glass 21 at 27.
- the tube 20 can slide in the tube 18 and be fixed there using the screw 28.
- the diaphragm 22, the photosensitive element 23 and its support 24 form an assembly 29, which can slide in the tube 20 and be fixed there using the screw 30.
- the tube 18 is fixed on a movable pointing support 31.
- On the mat glass 21 are drawn a rectangle 32 of 5 x 1 mm and two markers 33.
- In the diaphragm 22 is made a rectangular opening 34 of 5 x 1 mm, which coincides with the rectangle 32 of the mat glass 21, when the assembly 29 is fixed in the tube 20 against the mat glass 21 using the screw 30, the end of the latter being housed in the guide groove 25.
- the device 17 is pointed at the part of the machine 1, which is surrounded by dotted lines in FIG. 3, so that the right half of the rectangle 32 is illuminated by the liquid copper 11 when it is at its normal level N , as shown in FIG. 9, in which 35 denotes the illuminated fraction of the rectangle 32, and 36 denotes the dark fraction, the latter corresponding to a part of the molding face 16 which is black.
- N normal level
- a lowering of the copper level below the N level will decrease the illuminated fraction of the rectangle 32 ( Figure 10) and an increase in the level of. copper above level N will increase the illuminated fraction of rectangle 32 (figure 11).
- the device 17 remove the assembly 29 and look at the mat glass 21, on which appears the reverse image of the targeted part of the machine 1.
- This image is brought into focus by sliding the tube 20 in the tube 18, and tube 20 is fixed when a clear image has been obtained.
- the tube 18 is then pointed so as to obtain the above-mentioned result, that is to say the image of Figure 12.
- To facilitate the pointing can be made two marks (not shown) on a fixed part (not shown) of the casting machine 1, with which must coincide the marks 33 of the mat glass 21 to ensure a clean pointing.
- the photosensitive element 23 is a resistance to cadmium sulphide, which has a sensitive surface 37 of 5 ⁇ 1 mm coinciding with the rectangular opening 34 formed in the diaphragm 22; this diaphragm 22 serves to screen the light reflections on the mat glass 21.
- the resistance to CdS 23 has a maximum sensitivity between 500 and 650 nanometers, that is to say in the visible spectrum.
- the CdS resistance 23 is connected by the wires 38 and 39 to the adjustment circuit 40. It is supplied via a series resistor 41 by a stabilized current source 42. Changes in resistance at 23 cause changes in the current I. The voltage across the resistor 41 therefore depends on the resistance changes at 23, that is to say the light intensity or the copper level. The voltage obtained across the resistor 41 is leveled a little using the capacitor 43 to eliminate the wave motion of the copper, and introduced into the regulator 44 of the PID type. This controls via the valves of the hydraulic system 45, the movement of the piston of the cylinder 46 which is connected to the stopper 15 by the rods 47 and 48.
- the cylinder 49 is a follower cylinder, which is mounted in series with the cylinder 46 This cylinder 49 is connected to a potentiometer 50, which returns the position of the cylinder 49 and therefore that of the cylinder 46 in the form of an electrical signal to the regulator 44.
- the opto-electronic device 17 has an efficiency of 70%, which means that if a current I of 100 units is measured when the copper level is raised to that the rectangle 32 is just fully illuminated, only a current I of 30 units is measured when the level of the copper is lowered until the rectangle 32 is just completely dark.
- the efficiency of the optoelectronic device drops - notwithstanding the fact that the liquid copper is at a temperature of approximately 1120 ° C and the molding face 16 at a temperature of only approximately 130 ° C - at 20%, which no longer allows the casting to be regulated, given that 'at this moment the influence of disturbing signals of all kinds becomes too great.
- a variant 51 of the optoelectronic device 17 comprises a cylindrical chamber 52, provided with a biconvex objective 53, a semi-transparent mirror in an inclined position 54, an eyepiece 55, a diaphragm 56 and a resistance to CdS 57.
- On the eyepiece 55 is drawn a rectangle 58 and in the diaphragm 56 is made a rectangular opening 59.
- the diaphragm 56 is housed so that its opening 59 receives via the lens 53 and the mirror 54, the radiation emitted by the target field through the objective 53, the mirror 54 and the rectangle 58 of the eyepiece 55.
- This device 51 can be easily constructed from a conventional optical pyrometer. Indeed, we only have to modify the shape of the figure on the eyepiece and the opening in the diaphragm, this shape being round in a conventional optical pyrometer, and replacing the photosensitive element, the latter being particularly sensitive to infrared radiation in a conventional optical pyrometer.
- the resistance to CdS 19 can be replaced by any photosensitive element (photoconductive element, photovoltaic element, photodiodes, etc.), which, optionally provided with a filter absorbing the infrared rays, reacts in substance only on visible light.
- photosensitive element photoconductive element, photovoltaic element, photodiodes, etc.
- this signal can also be made to act on the device controlling the rate of casting, that is to say the speed of the mold walls of the casting machine.
- the movable side dams 6 and 7 can be replaced by stationary dams and provided inside with means allowing a coolant to circulate there.
Abstract
Dans une machine de coulée continue (1) présentant une cavité de moulage (8) délimitée par une paire de courroies mobiles (2, 3) et une paire de barrages latéraux (6, 7), on contrôle la coulée en fonction d'un signal que l'on crée en soumettant un élément photosensible (23) à une radiation lui transmise par un système optique (17) logé en dehors de la cavité (8) et visant la frontière entre le métal coulé (11) et la partie, non recouverte par le métal (11), d'un des barrages latéraux (7). La sensibilité de l'élément photosensible (23) se situe essentiellement dans le spectre visible et est faible pour la radiation infrarouge.In a continuous casting machine (1) having a molding cavity (8) delimited by a pair of movable belts (2, 3) and a pair of lateral dams (6, 7), the casting is controlled according to a signal which is created by subjecting a photosensitive element (23) to radiation transmitted to it by an optical system (17) housed outside the cavity (8) and aiming at the border between the cast metal (11) and the part, not covered by the metal (11), of one of the lateral dams (7). The sensitivity of the photosensitive element (23) is mainly in the visible spectrum and is low for infrared radiation.
Description
La présente invention est relative à un procédé de coulée . continue d'un métal suivant lequel
- - on coule le métal fondu à l'entrée d'une cavité de moulage délimitée par une courroie mobile inférieure, une courroie mobile supérieure et une paire de barrages latéraux refroidis, le métal solidifié sortant de cette cavité par une sortie,
- - on crée un signal fonction du niveau du métal fondu à l'entrée de ladite cavité, et
- - on contrôle la coulée en fonction de ce signal.
- the molten metal is poured at the entrance to a molding cavity delimited by a lower moving belt, an upper moving belt and a pair of cooled lateral dams, the solidified metal leaving this cavity by an outlet,
- a signal is created which is a function of the level of the molten metal at the entrance to said cavity, and
- - the casting is controlled as a function of this signal.
Un procédé de coulée continue de ce genre est connu suivant la demande de brevet d'invention français n° 75-00243.A continuous casting process of this kind is known according to French patent application No. 75-00243.
Suivant ce procédé connu on crée plusieurs signaux fonctions du niveau du métal fondu à l'entrée de ladite cavité au moyen de détecteurs de chaleur maintenus contre les courroies mobiles.According to this known method, several signals are created which are functions of the level of the molten metal at the entrance to said cavity by means of heat detectors held against the moving belts.
Il est donc fait usage, suivant ce procédé connu, de deux séries de détecteurs de chaleur pour créer les signaux et d'un dispositif de traitement et de commande nécessairement compliqué, vu qu'il doit traiter un nombre relativement élevé de signaux.It is therefore used, according to this known method, two series of heat detectors to create the signals and a necessarily complicated processing and control device, since it must process a relatively large number of signals.
Le choix de cette solution compliquée et par conséquent coûteuse résulte du préjugé qu'il est impossible de déterminer par des moyens optiques le niveau du bain de métal en fusion avec une précision suffisante pour permettre un contrôle efficace et suffisamment précis de la coulée.The choice of this complicated and therefore costly solution results from the prejudice that it is impossible to determine by optical means the level of the molten metal bath with sufficient precision to allow effective and sufficiently precise control of the casting.
Or, il a été constaté suivant la présente invention qu'un contrôle de la coulée sur base d'un signal créé par voie optique est réalisable en pratique, même dans le procédé du genre déterminé ci-dessus suivant lequel le métal fondu est coulé dans une cavité de moulage délimitée par deux courroies et une paire de barrages latéraux refroidis.However, it has been found according to the present invention that a control of the casting on the basis of a signal created optically is feasible in practice, even in the method of the type determined above according to which the molten metal is cast in a mold cavity delimited by two belts and a pair of cooled side dams.
A cet effet, suivant l'invention, on crée le signal susdit en soumettant un élément photosensible à une radiation lui transmise par un système optique logé en dehors de la cavité et visant une zone d'un des barrages latéraux, cette zone se situant de part et d'autre de la frontière entre le métal coulé et la partie de ce barrage non recouverte par le métal et la sensibilité de l'élément photosensible se situant essentiellement dans le spectre visible et étant faible pour la radiation infrarouge.To this end, according to the invention, the above-mentioned signal is created by subjecting a photosensitive element to radiation transmitted to it by an optical system housed outside the cavity and targeting an area of one of the lateral barriers, this area being located on either side of the border between the cast metal and the part of this barrier not covered by the metal and the sensitivity of the photosensitive element being essentially in the visible spectrum and being low for infrared radiation.
Les trois conditions sont nécessaires pour que le signal créé réponde d'une façon suffisamment fidèle aux variations du niveau du liquide à l'entrée de la cavité et puisse être d'une intensité suffisante pour commander la coulée de façon à maintenir ledit niveau entre des limites inférieure et supérieure acceptables.The three conditions are necessary so that the signal created responds in a sufficiently faithful manner to the variations in the level of the liquid at the entrance of the cavity and can be of sufficient intensity to control the pouring so as to maintain said level between acceptable lower and upper limits.
Si la sensibilité de l'élément ne se situe pas essentiellement dans le spectre visible et n'est pas faible pour la radiation infrarouge, le rendement du dispositif opto-électronique n'est pas suffisant, comme il sera démontré par rapport à l'exemple décrit ci-dessous.If the sensitivity of the element is not mainly located in the visible spectrum and is not low for infrared radiation, the efficiency of the optoelectronic device is not sufficient, as will be demonstrated with respect to the example described below.
Si l'élément photosensible n'est pas soumis à la radiation par l'intermédiaire d'un système optique logé en dehors de la cavité mais par exemple par l'intermédiaire d'une tige de quartz logée à l'entrée même de la cavité de moulage, ce système, plus particulièrement la tige de quartz, se trouve alors nécessairement à proximité de la surface du métal coulé et du jet de métal fondu entrant dans la cavité de moulage; il est alors facilement souillé par des projections de métal et devient ainsi impropre à la transmission de radiations.If the photosensitive element is not subjected to radiation through an optical system housed in outside the cavity but for example by means of a quartz rod housed at the very entrance of the molding cavity, this system, more particularly the quartz rod, is then necessarily close to the surface of the metal cast and a jet of molten metal entering the mold cavity; it is then easily soiled by metal splashes and thus becomes unfit for the transmission of radiation.
Si le système optique ne vise pas la zone d'un des barrages latéraux située de part et d'autre de la frontière entre le métal coulé et la partie de ce barrage non recouverte par le métal, les variations de l'intensité du signal sont trop faibles pour permettre un contrôle efficace de la coulée en fonction de ce signal.If the optical system does not target the area of one of the lateral barriers located on either side of the border between the cast metal and the part of this barrier not covered by the metal, the variations in signal intensity are too low to allow effective casting control based on this signal.
En effet, la cavité est normalement alimentée par un ensemble à deux goulottes présentant une inertie assez importante, ce qui fait que le contrôle exige la détection d'un changement relativement faible du niveau du métal coulé dans la cavité. Ce contrôle n'est fiable que grâce au refoulement par la courroie supérieure du métal fondu le long des barrages latéraux à l'entrée de la cavité. Ce refoulement donne lieu à de plus grands changements de la couverture par le métal fondu des barrages latéraux qu'il ne serait le cas si on devait uniquement prendre en considération la montée et la descente du niveau horizontal du métal fondu.Indeed, the cavity is normally supplied by a set of two chutes having a fairly high inertia, which means that the control requires the detection of a relatively small change in the level of the metal poured into the cavity. This control is only reliable thanks to the discharge by the upper belt of the molten metal along the lateral dams at the entrance of the cavity. This backflow gives rise to greater changes in the coverage of the lateral dams by the molten metal than would be the case if one were only to take into account the rise and fall of the horizontal level of the molten metal.
Cet effet, combiné avec le fait que la différence de radiations visibles émises par le métal fondu d'une part et par le barrage latéral relativement froid d'autre part est importante, permet de réaliser un contrôle rigoureux de la coulée basé sur un signal produit par un élément photosensible qui est sous l'influence de la radiation d'un champ situé à la frontière du métal fondu et de la partie d'un barrage latéral non couverte par. le métal fondu.This effect, combined with the fact that the difference in visible radiation emitted by the molten metal on the one hand and by the relatively cold lateral barrier on the other hand is significant, makes it possible to carry out a rigorous control of the casting based on a signal produced. by a photosensitive element which is under the influence of the radiation of a field located on the border of the molten metal and of the part of a side barrier not covered by. molten metal.
Il est à remarquer qu'il est connu de soumettre un élément photosensible, par l'intermédiaire d'un système optique logé en dehors d'une cavité et visant un champ situé de part et d'autre de la frontière entre la surface du métal coulé et une paroi de la cavité, à une radiation produite dans ce champ, cet élément photosensible étant capable de produire un signal fonction de la radiation et le contrôle de la coulée se faisant en fonction de ce signal. Un contrôle de ce genre est connu suivant les brevets américains n° 3.459.949 et n° 3.838.727. Il résulte cependant du texte même du brevet américain n° 3.838.727 et de la publication "La technique moderne - juin 1976 - pages 44-47" décrivant les applications pratiques du procédé suivant le brevet américain n° 3.459.949 qu'il s'agit de procédés s'appliquant à la coulée d'acier dans des moules verticaux à parois fixes. Il n'est cependant pas possible d'appliquer sans plus les moyens de contrôle de la coulée suivant ces brevets antérieurs lorsque la cavité de moulage est délimitée par-deux parois mobiles et une paire de barrages latéraux refroidis.It should be noted that it is known to subject a photosensitive element, by means of an optical system housed outside a cavity and targeting a field situated on either side of the border between the surface of the metal. flow and a wall of the cavity, to a radiation produced in this field, this photosensitive element being capable of producing a signal as a function of the radiation and the control of the flow being made as a function of this signal. A control of this kind is known according to American patents No. 3,459,949 and No. 3,838,727. However, it follows from the text of American patent n ° 3,838,727 and from the publication "Modern technique - June 1976 - pages 44-47" describing the practical applications of the process according to American patent n ° 3,459,949. 'act of processes applying to the casting of steel in vertical molds with fixed walls. It is however not possible to apply without further means of controlling the casting according to these prior patents when the molding cavity is delimited by two movable walls and a pair of cooled side dams.
Une coulée continue contrôlée de métaux non ferreux fondus dans une cavité de moulage délimitée par des parois mobiles est connue suivant le brevet américain n° 2.246.907. D'une part il ne s'agit pas d'une coulée dans une cavité du genre déterminé ci-dessus. D'autre part, la transmission de la radiation vers l'élément photosensible se fait par l'intermédiaire d'une tige de quartz, ce qui présente l'inconvénient déjà décrit ci-dessus.A controlled continuous casting of non-ferrous metals melted in a molding cavity delimited by movable walls is known according to the American patent n ° 2,246,907. On the one hand it is not a matter of pouring into a cavity of the kind determined above. On the other hand, the transmission of radiation to the photosensitive element takes place via a quartz rod, which has the disadvantage already described above.
L'invention concerne non seulement le procédé de coulée déterminé ci-dessus, mais également un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.The invention relates not only to the casting method determined above, but also to an apparatus for carrying out this method.
L'invention concerne plus particulièrement un appareil de coulée continue d'un métal comprenant ;
- - un moule essentiellement composé :
- d'une première courroie sans fin mobile dont le brin supérieur constitue une surface porteuse pour la coulée,
- - d'une seconde courroie sans fin mobile dont le brin inférieur constitue une surface délimitante supérieure pour la coulée, et
- - de deux barrages latéraux, ces courroies et ces barrages latéraux déterminant une cavité de moulage présentant une entrée et une sortie,
- - de moyens de refroidissement des barrages latéraux,
- - un dispositif d'alimentation en métal fondu débouchant à l'entrée de la cavité de moulage,
- - un élément capable de produire un signal qui est fonction du niveau du métal fondu à l'entrée de la cavité, et
- - un moyen commandé par le signal et contrôlant la coulée.
- - a mold essentially composed:
- a first endless moving belt whose upper strand constitutes a load-bearing surface for casting,
- - a second movable endless belt, the lower strand of which constitutes an upper delimiting surface for casting, and
- - two lateral dams, these belts and these lateral dams determining a molding cavity having an inlet and an outlet,
- - means for cooling the side dams,
- a device for supplying molten metal opening at the entrance to the molding cavity,
- - an element capable of producing a signal which is a function of the level of the molten metal at the entrance to the cavity, and
- - a means controlled by the signal and controlling the pouring.
Suivant l'invention l'élément capable de produire le signal est un élément photosensible capable de produire un signal qui est fonction d'une radiation reçue et dont la sensibilité se situe essentiellement dans le spectre visible et est faible pour la radiation infrarouge, un système optique étant logé en dehors de la cavité et visant une zone d'un des barrages latéraux située de part et d'autre de la frontière entre le métal coulé et la partie de ce barrage non recouverte par le métal, ce système optique transmettant la radiation reçue vers l'élément photosensible.According to the invention the element capable of producing the signal is a photosensitive element capable of producing a signal which is a function of received radiation and whose sensitivity is essentially in the visible spectrum and is low for infrared radiation, a system optical system being housed outside the cavity and targeting an area of one of the lateral dams situated on either side of the border between the cast metal and the part of this dam not covered by the metal, this optical system transmitting the radiation received to the photosensitive element.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description d'un procédé de coulée continue d'un métal et d'un appareil pour sa mise en oeuvre suivant l'invention, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux dessins ci-annexés.Other details and particularities of the invention will emerge from the description of a casting process continuous of a metal and an apparatus for its implementation according to the invention, given below by way of nonlimiting example and with reference to the accompanying drawings.
- La figure 1 est une vue d'ensemble d'un appareil suivant l'invention, montrant une partie d'une machine de coulée en fonctionnement, le dispositif d'alimentation de cette machine, un dispositif optoélectronique détecteur du niveau du métal coulé dans cette machine, et un dispositif de réglage du niveau associé à ce dispositif détecteur.FIG. 1 is an overall view of an apparatus according to the invention, showing part of a casting machine in operation, the feed device of this machine, an optoelectronic device detecting the level of the metal cast in this machine, and a level adjustment device associated with this detector device.
- La figure 2 est une vue en plan d'une partie de l'appareil de la figure 1, montrant la machine de coulée et le dispositif optoélectronique.Figure 2 is a plan view of part of the apparatus of Figure 1 showing the casting machine and the optoelectronic device.
- La figure 3 est une vue en perspective de l'extrémité d'entrée de la machine de coulée de la figure 1, faite en regardant à partir d'un endroit situé au-dessus du niveau et obliquement en face de l'entrée de cette machine.Figure 3 is a perspective view of the inlet end of the casting machine of Figure 1, made looking from a location above the level and obliquely opposite the inlet of this machine.
- La figure 4 est une vue agrandie de la partie encerclée en pointillé de la figure 3.FIG. 4 is an enlarged view of the part circled in dotted lines in FIG. 3.
- La figure 5 représente à plus grande échelle une coupe verticale faite selon l'axe du dispositif opto- électronique de la figure 1.FIG. 5 represents on a larger scale a vertical section made along the axis of the opto-electronic device of FIG. 1.
- La figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5.Figure 6 is a sectional view along line VI-VI of Figure 5.
- La figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 5.FIG. 7 is a sectional view along line VII-VII of FIG. 5.
- La figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 5.FIG. 8 is a sectional view along line VIII-VIII of FIG. 5.
- Les figures 9, 10 et 11 représentent à plus grande échelle un détail de l'image formée dans le dispositif optoélectronique de la.figure 5, lorsque celui-ci est pointé sur la figure 4, pour différents niveaux du métal coulé.Figures 9, 10 and 11 show on a larger scale a detail of the image formed in the optoelectronic device of la.figure 5, when it is pointed in Figure 4, for different levels of the cast metal.
- La figure 12 représente l'image formée dans le dispositif optoélectronique de la figure 5, lorsque le métal est à son niveau normal.FIG. 12 represents the image formed in the optoelectronic device of FIG. 5, when the metal is at its normal level.
- La figure 13 représente une coupe verticale faite selon l'axe d'une variante du dispositif optoélectronique de la figure 5.FIG. 13 represents a vertical section made along the axis of a variant of the optoelectronic device of FIG. 5.
La figure 14 est une vue frontale à plus grande échelle d'une partie du dispositif de la figure 13.FIG. 14 is a front view on a larger scale of a part of the device of FIG. 13.
Dans les différentes figures les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.In the different figures, the same reference notations designate identical elements.
L'appareil représenté comprend une machine de coulée continue 1 du type à courroies jumelées. Une telle machine comprend une courroie sans fin mobile supérieure 2 et une courroie sans fin mobile inférieure 3.The apparatus shown comprises a
La courroie supérieure 2 est entraînée par des rouleaux non-représentés dans le sens de la flèche 4, et la courroie inférieure 3 dans le sens de la flèche. 5. Deux barrages latéraux mobiles sans fin 6 et 7 sont situés en partie entre le brin inférieur de la courroie supérieure 2 et le brin supérieur de la courroie inférieure 3. Chacun des barrages latéraux 6 et 7 est constitué d'un grand nombre de blocs métalliques enfilés sur un ruban sans fin. Ces barrages latéraux 6 et 7 délimitent avec la courroie supérieure 2 et avec la courroie inférieure 3 une cavité ou zone de moulage 8 entre une entrée 9 et une sortie non représentée, cette zone de moulage étant inclinée de 15° vers le bas à partir de l'entrée en direction de la sortie. Dans cette zone de moulage, le brin supérieur de la courroie inférieure 3 constitue une surface porteuse pour la coulée, et le brin inférieur de la courroie supérieure 2, une surface délimitante supérieure pour la coulée. Le mouvement des courroies 2 et 3 entraîne celui des barrages mobiles 6 et 7. Ces barrages mobiles se déplacent donc avec les courroies 2 et 3 dans le sens de la flèche 10 à partir de l'entrée 9 vers la sortie non-représentée de la zone de moulage 8. Dans cette zone de moulage, les barrages latéraux mobiles 6 et 7 sont portés par la courroie inférieure 3. Ces barrages latéraux retournent en dehors de la zone de moulage 8 de la sortie non représentée vers l'entrée 9.The
Le refroidissement du métal fondu dans la zone de moulage 8 est réalisé par projection d'un liquide réfrigérant d'une part sur les courroies 2 et 3, comme il est décrit dans les brevets américains n° 3.036.348 et n° 3.041.686, et d'autre part sur les barrages latéraux 6 et 7, en dehors de la zone de moulage 8, comme il est décrit dans les brevets américains n° 3.865.176 et n° 3.955.615. Chacun des barrages latéraux 6 et 7 constitue donc une paroi mobile de la cavité de moulage 8, cette paroi mobile étant refroidie avant d'être mise en contact avec le métal fondu.Cooling of the molten metal in the
Dans la zone de moulage 8, la distance entre les courroies 2 et 3 est de 6 cm et celle entre les barrages latéraux 6 et 7 de 12 cm.In the
On introduit du cuivre liquide 11, qui se trouve à une température d'environ 1120°C, dans l'entrée 9 de la cavité de moulage 8 à l'aide d'une goulotte 12, que l'on alimente à son tour en cuivre liquide 11 par le trou de coulée 13 de la goulotte 14, dont on règle le débit à l'aide de la quenouille 15. Durant son passage à travers la cavité de moulage 8.de la machine 1, le cuivre liquide 11 se solidifie progressivement et quitte la sortie non représentée de la machine 1 sous la forme d'une barre sans fin d'une section transversale de 12 x 6 cm. On coule à une vitesse d'environ 13 mètres par minute.
Lorsqu'on regarde dans l'entrée 9 de la machine de coulée 1 en fonctionnement, à partir d'un endroit situé au-dessus du niveau et obliquement en face de l'entrée de façon à ce qu'on voit s'immerger la face de moulage de l'un des deux barrages latéraux 6 et 7 dans le cuivre liquide 11, par exemple la face de moulage 16 du barrage latéral 7, on voit que le cuivre liquide 11, suite à son refoulement par la courroie supérieure 2, se déplace vers la droite le long de la face 16 lorsque le niveau du cuivre 11 monte, et vers la gauche lorsque le niveau baisse, comme cela ressort de la figure 4, dans laquelle N désigne le niveau normal, L un niveau trop bas et H un niveau trop élevé.When looking into the
On remplace maintenant l'oeil humain par le dispositif optoélectronique 17. Celui-ci est situé à environ 4,5 mètres de l'entrée 9, environ 1,75 mètres au-dessus du niveau de cette entrée et à 1 mètre du plan médian X - X de la machine de coulée 1.We now replace the human eye with the
Le dispositif optoélectronique 17 comporte un tube 18 muni d'un objectif biconvexe 19 ayant une distance focale de 650 mm et un tube 20 muni d'un verre mat 21, d'un diaphragme 22, d'un élément photosensible 23 et d'un support 24 pour l'élément photosensible 23, ce support présentant une rainure de guidage 25.The
L'objectif 19 est fixé en 26 et le verre mat 21 en 27. Le tube 20 peut coulisser dans le tube 18 et y être fixé à l'aide de la vis 28. Le diaphragme 22, l'élément photosensible 23 et son support 24 forment un ensemble 29, qui peut coulisser dans le tube 20 et y être fixé à l'aide de la vis 30. Le tube 18 est fixé sur un support mobile 31 de pointage. Sur le verre mat 21 sont dessinés un rectangle 32 de 5 x 1 mm et deux repères 33. Dans le diaphragme 22 est pratiquée une ouverture rectangulaire 34 de 5 x 1 mm, qui coïncide avec le rectangle 32 du verre mat 21, lorsque l'ensemble 29 est fixé dans le tube 20 contre le verre mat 21 à l'aide de la vis 30, l'extrémité de celle-ci étant logée dans la rainure de guidage 25.The objective 19 is fixed at 26 and the
On pointe le dispositif 17 sur la partie de la machine 1, qui est encerclée en pointillé dans la figure 3, de façon à ce que la moitié droite du rectangle 32 soit illuminée par le cuivre liquide 11 lorsqu'il est à son niveau normal N, comme cela est représenté à la figure 9, dans laquelle 35 désigne la fraction illuminée du rectangle 32, et 36 la fraction sombre, celle-ci correspondant à une partie de la face de moulage 16 qui elle est noire. A ce moment, un abaissement du niveau de cuivre en-dessous du niveau N fera décroître la fraction illuminée du rectangle 32 (figure 10) et un accroissement du niveau de. cuivre au-dessus du niveau N fera s'accroître la fraction illuminée du rectange 32 (figure 11).The
Pour pointer le dispositif 17, on enlève l'ensemble 29 et on regarde le verre mat 21, sur lequel apparaît l'image inverse de la partie visée de la machine 1. On met cette image au point en faisant coulisser le tube 20 dans le tube 18, et on fixe le tube 20 lorsqu'on a obtenu une image nette. On pointe ensuite le tube 18 de façon à obtenir le résultat susdit, c'est à dire l'image de la figure 12. Pour faciliter le pointage on peut apporter deux repères (non représentés) sur une partie fixe (non représentée) de la machine de coulée 1, avec lesquels doivent coïncider les repères 33 du verre mat 21 pour assurer un pointage propre. Une fois le dispositif 17 proprement pointé, on remet l'ensemble 29 en place.To point the
L'élément photosensible 23 est une résistance au sulfure de cadmium, qui présente une surface sensible 37 de 5 x 1 mm coïncidant avec l'ouverture rectangulaire 34 pratiquée dans le diaphragme 22; ce diaphragme 22 sert à faire écran aux réflexions lumineuses sur le verre mat 21. La résistance au CdS 23 présente une sensibilité maximale entre 500 et 650 nanomètres, c'est à dire dans le spectre visible.The
La résistance au CdS 23 est reliée par les fils 38 et 39 au circuit de réglage 40. Elle est alimentée via une résistance en série 41 par une source de courant stabilisée 42. Des changements de résistance en 23 provoquent des changements du courant I. La tension aux bornes de la résistance 41 dépend donc des changements de résistance en 23, c'est à dire de l'intensité lumineuse ou du niveau de cuivre. La tension obtenue aux bornes de la résistance 41 est nivelée un peu à l'aide du condensateur 43 pour éliminer le mouvement ondulatoire du cuivre, et introduite dans le régulateur 44 du type PID. Celui-ci commande via les clapets du système hydraulique 45, le mouvement du piston du cylindre 46 qui est relié à la quenouille 15 par les tiges 47 et 48. Le cylindre 49 est un cylindre suiveur, qui est monté en série avec le cylindre 46. Ce cylindre 49 est relié à un potentiomètre 50, qui renvoie la position du cylindre 49 et partant celle du cylindre 46 sous forme d'un signal électrique vers le régulateur 44.The
Dans l'appareil décrit ci-dessus, le dispositif opto- électronique 17 présente un rendement de 70%, ce qui veut dire que si l'on mesure un courant I de 100 unités lorsqu'on fait monter le niveau du cuivre jusqu'à ce que le rectangle 32 soit juste entièrement illuminé, on mesure seulement un courant I de 30 unités lorsqu'on fait descendre le niveau du cuivre jusqu'à ce que le rectangle 32 soit juste entièrement sombre.In the apparatus described above, the opto-
Lorsqu'on remplace dans l'appareil décrit ci-dessus la résistance au CdS 23 par un élément photosensible au silicium, dont la sensibilité se situe essentiellement dans l'infrarouge (entre 700 et 1000 nanomètres), le rendement du dispositif optoélectronique tombe - nonobstant le fait que le cuivre liquide se trouve à une température d'environ 1120°C et la face de moulage 16 à une température de seulement environ 130°C - à 20%, ce qui ne permet plus de régler la coulée, étant donné qu'à ce moment l'influence de signaux perturbateurs de toute sorte devient trop grande.When the resistance to
Une variante 51 du dispositif optoélectronique 17 comprend une chambre cylindrique 52, munie d'un objectif biconvexe 53, d'un miroir semi-transparent en position inclinée 54, d'un oculaire 55, d'un diaphragme 56 et d'une résistance au CdS 57. Sur l'oculaire 55 est dessiné un rectangle 58 et dans le diaphragme 56 est pratiquée une ouverture rectangulaire 59. Le diaphragme 56 est logé de façon à ce que son ouverture 59 reçoit via l'objectif 53 et le miroir 54, la radiation émise par le champ visé à travers l'objectif 53, le miroir 54 et le rectangle 58 de l'oculaire 55.A
Ce dispositif 51 peut.être facilement construit à partir d'un pyromètre optique conventionnel. En effet, on doit seulement modifier la forme de la figure sur l'oculaire et de l'ouverture dans le diaphragme, cette forme étant ronde dans un pyromètre optique conventionnel, et remplacer l'élément photosensible, celui-ci étant particulièrement sensible à la radiation infrarouge dans un pyromètre optique conventionnel.This
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci-avant et que bien de modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiment described above and that many modifications can be made without departing from the scope of this patent.
C'est ainsi, par exemple, que la résistance au CdS 19 peut être remplacée par n'importe quel élément photosensible (élément photoconducteur, élément photo- voltaîque, photodiodes, ...), qui, éventuellement muni d'un filtre absorbant les rayons infrarouges, réagit en substance uniquement sur la lumière visible.Thus, for example, the resistance to
Au lieu de faire agir le signal produit par l'élément photosensible sur le dispositif d'alimentation en métal fondu de la machine de coulée, on peut également faire agir ce signal sur le dispositif contrôlant la vitesse de coulée, c'est à dire la vitesse des parois du moule de la machine de coulée.Instead of making the signal produced by the photosensitive element act on the device for supplying molten metal to the casting machine, this signal can also be made to act on the device controlling the rate of casting, that is to say the speed of the mold walls of the casting machine.
Il doit également être entendu que l'expression "refroidir la paroi mobile avant de la mettre en contact avec le métal fondu" couvre aussi bien l'action qui consiste à projeter un fluide réfrigérant sur la paroi mobile que l'action qui consiste à faire passer simplement la paroi mobile à travers un milieu relativement froid tel que l'atmosphère ambiante.It should also be understood that the expression "cool the movable wall before bringing it into contact with the molten metal" covers both the action which consists in projecting a refrigerant fluid on the movable wall as well as the action which consists in making simply pass the movable wall through a relatively cold environment such as the ambient atmosphere.
Aussi, les barrages latéraux mobiles 6 et 7 peuvent être remplacés par des barrages immobiles et munis à l'intérieur de moyens permettant d'y faire circuler un agent de refroidissement.Also, the
Claims (7)
caractérisé en ce que l'élément capable de produire le signal est un élément photosensible (23 ou 57) capable de produire un signal qui est fonction d'une radiation reçue et dont la sensibilité se situe essentiellement dans le spectre visible et est faible pour la radiation infrarouge, un système optique (17 ou 51) étant logé en dehors de la cavité (8) et visant une zone d'un des barrages latéraux située de part et d'autre de la frontière entre le métal coulé (11) et la partie de ce barrage (7) non recouverte par le métal (11), ce système optique (17 ou 51) transmettant la radiation reçue vers l'élément photosensible (23 ou 57).4. Continuous metal casting apparatus comprising:
characterized in that the element capable of producing the signal is a photosensitive element (23 or 57) capable of producing a signal which is a function of received radiation and whose sensitivity is essentially in the visible spectrum and is low for the infrared radiation, an optical system (17 or 51) being housed outside the cavity (8) and targeting an area of one of the lateral dams situated on either side of the border between the cast metal (11) and the part of this barrier (7) not covered by the metal (11), this optical system (17 or 51) transmitting the received radiation to the photosensitive element (23 or 57).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
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AK | Designated contracting states |
Designated state(s): BE CH DE FR GB NL SE |
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17P | Request for examination filed | ||
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED |
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18R | Application refused |
Effective date: 19820607 |
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RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: LEMMENS, ALFONS EMERANTIA Inventor name: GIELEN, HENDRIK ALFONS LEONARD |