EP0545768B1 - Procédé et dispositif de conduite automatique d'un four de recuit continu à rayonnement par tubes radiants - Google Patents
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- EP0545768B1 EP0545768B1 EP92403141A EP92403141A EP0545768B1 EP 0545768 B1 EP0545768 B1 EP 0545768B1 EP 92403141 A EP92403141 A EP 92403141A EP 92403141 A EP92403141 A EP 92403141A EP 0545768 B1 EP0545768 B1 EP 0545768B1
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- temperature
- furnace
- strip
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
Definitions
- the present invention relates to a method of automatic operation of a continuous annealing furnace at radiation by radiant tubes of the type comprising several heating zones at separate temperatures used in particular to carry out heat treatments different continuous bands connected between them and requiring specific annealing operations.
- the strips are welded together before going into the oven continuous annealing.
- the thermal inertia of the oven being relatively large it is impossible to vary this temperature immediately for the heat treatment of the next strip.
- the thermal inertia of an oven with radiant tubes can be three degrees Celsius per minute; if you want to go from a 750 ° regime to a 800 ° speed, this results in a 50 ° variation, which requires a transition time of 15 to 20 minutes. If the tape runs, for example, at 100 meters / minute, this corresponds to a length of 2 km of strip.
- intermediate bands are currently being introduced between two bands requiring different heat treatments. It is when passing these intermediate bands that the oven temperature will vary so as to be at the right temperature when the tape arrives next.
- the intermediate belt is then downgraded and can be reused for similar purposes, except in the case where the strip has been continuously coated after treatment thermal.
- the temperature control of the different zones of the oven is on the other hand managed by the operator, who depending on the characteristics of the bands present in the oven and arriving rule from an array of controls the temperature setpoints for each of the oven areas.
- This solution has the disadvantage of requiring the use of intermediate bands which represent a large amount of metal lost, not to use the oven at all times, especially when passage of these intermediate bands, and not optimize the amount of energy spent to power the ovens, since an operator indicates the instructions for heats each of the oven zones empirically.
- a mixed radiation oven is then obtained by radiant tubes and forced convection by gas jets (see also FR-A-2 406 667 and EP-A-0 181 830).
- the object of the invention is to propose a method automatic operation of a continuous annealing furnace at radiation by radiant tubes to avoid the use of intermediate bands, without use a device with forced convection.
- the subject of the invention is a method automatic operation of a continuous annealing furnace at radiation by radiant tubes of the type comprising several successive heating zones at temperatures separate, used in particular to perform treatments continuous thermal different from connected strips between them and requiring annealing operations specific.
- This process comprises the steps indicated in claim 1.
- oven temperature we actually designate either the temperature of the oven atmosphere or the temperature of the heat exchange on a standard surface, for example 1 m 2 . This oven temperature must be distinguished from a temperature resulting from radiation from the strip or from the walls of the oven.
- An automatic oven control process continuous annealing manages for each furnace areas the modification of two types of settings.
- the method consists in determining the speed of the strip in the oven and the speed at which it must scroll in the event of a change of speed, and we calculate the moment from which it takes modify the speed setpoints.
- Each part of the oven which can be controlled individually, i.e. having own adjustment means making it possible to modify temperature conditions in this area without modify the conditions in neighboring areas.
- the process acquires the value of speed target to be reached and the instant the speed should be reached, determines the transient parameters in speed and temperature to apply for the change speed does not affect the heat treatment of bands.
- Transient parameters in speed and temperature are determined taking into account possible transients due to changes in thermal cycle in progress or planned.
- the maximum time is equal to the product passage time to which this transition applies and, on the other hand, the instructions relating to a transition are determined with anticipation equivalent to dead time and at the establishment time between the initial state and the state final.
- the invention Taking into account the necessary heat treatment to the strip following that being processed, and line speed, the following process the invention provides for the calculation of temperature setpoints of the oven which will be applied to the different zones of the oven during the transition and in particular the duration and the slope of the temperature ramps.
- the start date of variation of the adjustment setpoints is determined at passage of the weld between the two strips at the outlet from said oven area. From this date, the temperature is lowered according to a law of variation parameterized referring to a product class and based on portions of linear variation with duration and variable slope, up to treatment temperature of the second band.
- the processing temperature thermal of a metal can be higher than the target temperature without damage to it, as long as we stay within the limits provided by the criteria metallurgical, while a lower temperature does not does not meet the conditions for the smooth running of the treatment.
- Characteristic information specific to each band are provided by a system IT management and transmitted directly to suitable computers which generate instructions for apply to equipment.
- the machines and the various measurement sensors distributed along the line in particular in each zone of the oven, provide information on the progress of the tape, which allows to make follow-up of each product along the line from the input pads to the output pads.
- Figure 3 shows the evolution of the temperature setpoint of an oven zone whose outlet is marked by line 13 (figure 1) from the moment I between temperatures T1 and T2 with higher T1 at T2 taking into account an additional anticipation corresponding to the dead time due to the inertia of the furnace.
- the ramp of negative slope begins on passing from the connection point between bands 11 and 12 to the instant I corresponding to a distance Dm before the end the area of the oven whose temperature is sought to be controlled.
- the gradual drop in temperature takes place during the passage of the strip 12 requiring the most low temperature T2 over a distance From after the exit of said area.
- the time interval LA corresponds at idle time due to the inertia of the oven and the interval from AB time to the establishment time of the new oven temperature.
- the distances Dm and De correspond respectively at these time intervals.
- the opposite situation is described in the figures 4 and 5 since it concerns the passage of a low band thickness denoted 11 to a strip of greater thickness denoted 12.
- the strip 11 requires heat treatment at temperature T1 and strip 12 heat treatment at temperature T2 with T1 lower than T2.
- the figure 4 represents the position of the two respective bands at three separate instants, the initial instant A, the instant intermediate B and the final instant F corresponding to the end of transition.
- the transition of temperature takes place at time A, that is to say when the strip 12 is at a distance De + Dm from the entrance to the area.
- Intermediate B represents the end of the dead time while the weld is at distance From the entrance to the area.
- the final moment F is such that during the passage of the weld between the band 11 and band 12, taking into account an anticipation additional to take into account the delay due at idle time, at the entrance to the oven area, the oven has already acquired the temperature T2 necessary for the treatment of strip 12.
- the variation of the temperature of the zone is therefore carried out by applying temperature setpoints increasing continuously from the moment A from temperature T1 to temperature T2.
- the time interval AB corresponds to the dead time and the time interval BF to the establishment time.
- the corresponding dead time distances Dm and establishment time De are distributed differently since in this case, it is necessary that at the final moment F, the new higher set temperature, obtained.
- the method according to the invention provides here for determine from the forward speed of the band and characteristics of the oven and the class of product, the date of the start of the temperature ramp as well as the value of its slope.
- the process calculates the law of variation of the temperature to be applied for the transition between the strip next and the tape again afterwards and eventually hands over involved the previously calculated transition between the strip leaving the oven area and the next strip, especially when this must cause a drop in temperature.
- the process acquires the value of the target speed to reach and the instant when the speed target must be reached.
- the computer determines the transient in speed and temperature to be applied so that shifting does not affect processing thermal bands, i.e. the start time of the changes in temperature and speed and the laws of changes in speed and temperature.
- the process allows after having detected the gear change triggering a transient on the temperature to adapt to the new speed.
- FIG. 1 we can see the diagram of a device for implementing the following method the invention comprising a continuous annealing furnace 1 consisting of six distinct zones 1A to 1F across from which passes a strip 2 shown during treatment, followed by a strip 3 welded to the strip 2 along a weld zone 4.
- This weld zone 4 includes a hole 5 opening on each side of the strip and allowing the location thereof, at points individuals of the line, during its scrolling, at by means of sensors 6.
- the position as well as the speed of the tape are determined by measurement sensors 22 installed on the different rollers 23 of the line and which, given the tape speed and roll radius which drive it, integrate the abscissa of the band. These sensors are connected to the processing unit information 7.
- Band 8 temperature sensors are placed in each of the different areas of the oven.
- the information collected by these sensors 8 is transmitted to the information processing unit 7.
- Des means of storing information and programs 9 are also provided and connected to the processing unit information 7.
- This unit 7 controls devices 10 for adjusting the temperature of each zone of the oven, as well as a speed control device advancement of the strip not shown in Figure 1.
- An information display device 21 collected at the furnace level and at the eastern strips also intended to inform the operator and allow him to order the installation under certain circumstances particular.
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Description
La présente invention concerne un procédé de
conduite automatique d'un four de recuit continu à
rayonnement par tubes radiants du type comprenant plusieurs
zones de chauffage à des températures distinctes
utilisé notamment pour effectuer des traitements thermiques
différents en continu de bandes raccordées entre
elles et nécessitant des opérations de recuit spécifiques.
Actuellement la méthode de recuit continu s'impose
au détriment des recuits bases. L'une des principales
raisons est la réduction des délais de fabrication,
de quelques jours à quelques dizaines de minutes. L'objectif
actuel est d'améliorer encore la productivité de
telles installations. Pour y parvenir il est nécessaire
de contrôler en permanence la vitesse de défilement des
bandes ainsi que la température dans chacune des zones du
four.
Dans l'état de la technique, les bandes sont
soudées les unes aux autres avant de passer dans le four
de recuit continu. Des bandes de nature différente,
largeur différente, épaisseur différente, peuvent ainsi
se succéder à l'entrée du four. Ces bandes peuvent
nécessiter des traitements thermiques différents afin
d'obtenir des caractéristiques propres. Dans ce cas il
est alors nécessaire de faire varier rapidement la
température des différentes zones du four pour s'adapter
à la nouvelle bande arrivante. L'inertie thermique du
four étant relativement importante il est impossible de
faire varier cette température de façon immédiate pour le
traitement thermique de la bande suivante.
A titre d'exemple, l'inertie thermique d'un four
à tubes radiants peut être de trois degrés Celsius par
minute ; si l'on veut passer d'un régime de 750° à un
régime de 800°, il en résulte une variation de 50°, ce
qui nécessite un temps de transition de 15 à 20 minutes.
Si la bande circule, par exemple, à 100 mètres/minute,
cela correspond à une longueur de 2 km de bande.
Afin de résoudre ce problème, des bandes intermédiaires
sont actuellement introduites entre deux bandes
nécessitant des traitements thermiques différents. C'est
lors du passage de ces bandes intermédiaires que la
température du four est amenée à varier de façon à être
à la bonne température lors de l'arrivée de la bande
suivante. La bande intermédiaire est alors déclassée et
peut être réutilisée à des fins similaires, sauf dans le
cas où la bande a été revêtue en continu après traitement
thermique.
La commande de la température des différentes
zones du four est d'autre part gérée par l'opérateur, qui
en fonction des caractéristiques des bandes présentes
dans le four et arrivant règle à partir d'un tableau de
commande les consignes de température pour chacune des
zones du four.
Cette solution présente l'inconvénient de nécessiter
l'utilisation de bandes intermédiaires qui représentent
une grande quantité de métal perdu, de ne pas
utiliser le four en permanence, en particulier lors du
passage de ces bandes intermédiaires, et de ne pas
optimiser la quantité d'énergie dépensée pour alimenter
les fours, puisqu'un opérateur indique les consignes de
chauffe de chacune des zones du four de façon empirique.
Pour éviter l'utilisation de bandes intermédiaires,
il est convenu de modifier le four de recuit continu
et de lui adjoindre des unités de préchauffage contrôlables
individuellement qui injectent un gaz de chauffage
directement sur la bande, permettant ainsi des variations
de température dans le four de l'ordre de 100° par
seconde.
On obtient alors un four mixte à rayonnement par
tubes radiants et à convexion forcée par jets de gaz (voir aussi FR-A-2 406 667 et EP-A-0 181 830).
Outre le coût d'installation d'un tel four de
recuit, son coût d'exploitation est très élevé et un tel
taux de variation de température appliqué localement sur
une partie de la bande, en particulier sur le joint soudé
entre deux bandes peut entraíner, du fait des transformations
que subit le métal, des problèmes en aval du recuit
continu, par exemple lors du traitement au skin-pass.
Le but de l'invention est de proposer un procédé
de conduite automatique d'un four de recuit continu à
rayonnement par tubes radiants permettant d'éviter
l'utilisation de bandes intermédiaires, sans pour autant
utiliser de dispositif à convexion forcée.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé
de conduite automatique d'un four de recuit continu à
rayonnement par tubes radiants du type comprenant plusieurs
zones successives de chauffage à des températures
distinctes, utilisé notamment pour effectuer des traitements
thermiques différents en continu de bandes raccordées
entre elles et nécessitant des opérations de recuit
spécifiques. Ce procédé comporte les étapes indiquées dans la revendication 1.
Par température du four, on désigne en fait soit
la température de l'atmosphère du four soit la température
de l'échange thermique sur une surface étalon, par
exemple de 1 m2. Il faut distinguer cette température du
four d'une température résultant d'un rayonnement de la
bande ou des parois du four.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la
description qui va suivre, donnée uniquement à titre
d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur
lesquels :
- la figure 1 représente un schéma d'un dispositif dans la mise en oeuvre du procédé ;
- la figure 2 représente un schéma de la position de trois bandes successives de section décroissante à deux instants donnés ;
- la figure 3 représente le schéma de l'évolution des consignes et de températures d'une zone d'un four en fonction du temps ;
- la figure 4 représente un schéma de la position de trois bandes successives de section croissante à deux instants donnés ; et
- la figure 5 représente le schéma de l'évolution des consignes et de températures d'une zone du four en fonction du temps correspondant à la situation de la figure 4.
Un procédé de conduite automatique du four de
recuit continu conforme à l'invention gère pour chacune
des zones du four la modification de deux types de
paramètres.
Il permet d'une part de gérer les changements de
produits, qu'il s'agisse de la géométrie de la bande, ou
du cycle de chauffe nécessaire au traitement thermique de
ladite bande, d'autre part il permet l'adaptation de la
température des différentes zones du four à des modifications
de la vitesse de la ligne due à des impératifs
techniques ou suite aux ordres de l'opérateur, par
exemple lorsque le four de recuit est disposé avant une
ligne de revêtement, qui impose la vitesse de défilement
de la bande.
Dans le cas d'un changement de produit, c'est-à-dire
lorsqu'il se succède dans le four deux bandes de
nature différente ou nécessitant des traitements thermiques
différents, ou des vitesses de traitement différentes,
le procédé selon l'invention consiste pour chaque
zone du four contrôlable individuellement :
- à déterminer les caractéristiques géométriques de la bande qui entre dans la zone du four, en particulier son épaisseur et sa largeur, le cycle thermique à lui faire subir et les consignes de température à appliquer à la zone du four pour réaliser le cycle thermique, ainsi que les caractéristiques géométriques de la bande suivant celle qui est dans la zone du four et le cycle thermique à lui faire subir ;
- à calculer au moyen d'une loi de commande en fonction des conditions de la bande dans la zone du four, des conditions de la suivante et des contraintes dues aux caractéristiques du four, la durée de transition optimale pour que la zone du four passe de la température pour réaliser le cycle thermique de la bande qui est dans ladite zone à la température pour réaliser le cycle thermique de la bande suivante, et le moment à partir duquel il faut modifier les consignes de température de la zone du four, pour assurer le cycle thermique de la bande suivant celle située dans la zone du four, sans que la température soit inférieure à la température nécessaire au cycle thermique de la bande située dans ladite zone, ainsi que la loi de variation de la température dans ladite zone ;
- à envoyer au dispositif de pilotage du four les consignes de variation de température.
Parallèlement, le procédé consiste à déterminer
la vitesse de la bande dans le four et la vitesse à
laquelle elle doit défiler dans le cas d'un changement de
vitesse, et on calcule le moment à partir duquel il faut
modifier les consignes de vitesse.
On appelle zone du four chaque partie du four qui
peut être contrôlée individuellement c'est-à-dire disposant
de moyens de réglage propres permettant de modifier
les conditions de température dans cette zone sans
modifier les conditions dans les zones voisines.
Dans le cas où il n'y a que des changements de
vitesse, le procédé acquiert la valeur de la vitesse
cible à atteindre et l'instant où la vitesse doit être
atteinte, détermine les paramètres transitoires en
vitesse et en température à appliquer pour que le changement
de vitesse n'affecte pas le traitement thermique des
bandes.
Les paramètres transitoires en vitesse et en
température sont déterminés en tenant compte des éventuels
transitoires dus à des changements de cycle thermique
en cours ou prévu.
Afin d'adapter la température du four à la bande
qui arrive à l'entrée dudit four il est nécessaire que le
temps maximal soit égal au temps de passage du produit
sur lequel s'applique cette transition et, d'autre part,
les consignes relatives à une transition soient déterminées
avec une anticipation équivalente au temps mort et
au temps d'établissement entre l'état initial et l'état
final.
En tenant compte du traitement thermique nécessaire
à la bande suivant celle en cours de traitement, et
la vitesse d'avancement de la ligne, le procédé suivant
l'invention prévoit le calcul des consignes de température
du four qui seront appliquées aux différentes zones
du four pendant la transition et en particulier la durée
et la pente des rampes de température.
Deux cas sont possibles lors d'un changement de
température pour traiter deux bobines ou bandes successives.
Soit la température est amenée à être augmentée, du
fait par exemple de l'augmentation de l'épaisseur de la
bande, soit au contraire elle est amenée à être diminuée.
Lorsque la température dans une zone du four doit
être diminuée, pour la bande suivante, la date de début
de variation des consignes de réglage est déterminée au
passage de la soudure entre les deux bandes à la sortie
de ladite zone du four. A partir de cette date, la
température est abaissée selon une loi de variation
paramétrée faisant référence à une classe de produits et
basée sur des portions de variation linéaire avec durée
et pente variables, jusqu'à la température de traitement
de la seconde bande. En effet, la température de traitement
thermique d'un métal peut être supérieure à la
température visée sans dommage pour celui-ci, tant que
l'on reste dans les limites prévues par les critères
métallurgiques, alors qu'une température inférieure ne
remplit pas les conditions pour un bon déroulement du
traitement.
Les informations relatives aux caractéristiques
spécifiques de chaque bande sont fournies par un système
informatique de gestion et transmises directement aux
calculateurs adéquats qui génèrent des consignes à
appliquer aux équipements.
Par ailleurs, les automates ainsi que les différents
capteurs de mesure, répartis le long de la ligne en
particulier dans dans chaque zone du four, renseignent sur
l'état d'avancement de la bande, ce qui permet de faire
un suivi de chaque produit tout au long de la ligne
depuis les plots d'entrée jusqu'aux plots de sortie.
Comme on peut le voir sur la figure 2, représentant
le défilement de deux bandes successives d'épaisseur
décroissante, l'une plus épaisse notée 11 et l'autre
moins épaisse notée 12 à trois instants donnés, l'un noté
I, instant initial, l'instant A correspondant à la sortie
de la zone et l'instant B correspondant à la fin de la
transition.
La figure 3 montre quant à elle l'évolution de la
consigne de température d'une zone du four dont la sortie
est repérée par la ligne 13 (figure 1) à partir de l'instant
I entre les températures T1 et T2 avec T1 supérieur
à T2 en tenant compte d'une anticipation supplémentaire
correspondant au temps mort dû à l'inertie du four. On
constate que la rampe de pente négative commence au passage
du point de liaison entre les bandes 11 et 12 à
l'instant I correspondant à une distance Dm avant la fin
de la zone du four dont on cherche à contrôler la température.
La baisse progressive de température s'effectue
pendant le passage de la bande 12 nécessitant la plus
faible température T2 sur une distance De après la sortie
de ladite zone.
Sur ces figures, l'intervalle de temps LA correspond
au temps mort dû à l'inertie du four et l'intervalle
de temps AB au temps d'établissement de la nouvelle
température du four. Les distances Dm et De correspondent
respectivement à ces intervalles de temps.
Cependant, selon la configuration et la charge
moyenne de l'installation, il est possible de considérer
que l'instant de déclenchement anticipé par rapport à la
sortie de la zone peut être identique à un déclenchement
synchronisé sur l'entrée dans ladite zone.
La situation inverse est décrite sur les figures
4 et 5 puisqu'il s'agit du passage d'une bande de faible
épaisseur notée 11 à une bande d'épaisseur supérieure
notée 12. La bande 11 nécessite un traitement thermique
à la température T1 et la bande 12 un traitement thermique
à la température T2 avec T1 inférieur à T2. La figure
4 représente la position des deux bandes respectives à
trois instants distincts, l'instant initial A, l'instant
intermédiaire B et l'instant final F correspondant à la
fin de la transition.
Comme on peut le voir sur la figure 5, la transition
de température s'effectue à l'instant A, c'est-à-dire
lorsque la bande 12 se trouve à une distance De + Dm
de l'entrée de la zone. L'instant intermédiaire B représente
la fin du temps mort alors que la soudure se trouve
à la distance De de l'entrée de la zone. L'instant final
F est tel que lors du passage de la soudure entre la
bande 11 et la bande 12, en tenant compte d'une anticipation
supplémentaire pour prendre en compte le retard dû
au temps mort, à l'entrée de la zone du four, le four ait
déjà acquis la température T2 nécessaire au traitement de
la bande 12. La variation de la température de la zone
s'effectue donc par l'application de consignes de température
augmentant de façon continue à partir de l'instant
A de la température T1 à la température T2.
Dans ce deuxième cas d'évolution de la température,
l'intervalle de temps AB correspond au temps mort et
l'intervalle de temps BF au temps d'établissement. On
peut voir que les distances correspondantes de temps mort
Dm et de temps d'établissement De se répartissent différemment
puisque dans ce cas, il faut qu'à l'instant final
F, la nouvelle température de consigne plus élevée soit
obtenue.
Le procédé suivant l'invention prévoit ici de
déterminer à partir de la vitesse d'avancement de la
bande et des caractéristiques du four et de la classe du
produit, la date du début de la rampe de température
ainsi que la valeur de sa pente.
Pendant tout le déroulement du traitement thermique,
conformément au procédé suivant l'invention, on
relève de façon périodique les valeurs des principaux
éléments caractéristiques de la bande et de l'installation
de traitement thermique et en particulier la vitesse
de la bande, l'état de la ligne, la température de la
bande et la température du four dans chacune des zones,
pour affiner les consignes des températures et de vitesse
appliquées à l'installation.
Lorsque la bande continue à avancer dans le four
et que la bande suivante arrive dans la zone considérée
du four, le procédé calcule la loi de variation de la
température à appliquer pour la transition entre la bande
suivante et la bande encore après et remet éventuellement
en cause la transition précédemment calculée entre la
bande sortant de la zone du four et la bande suivante, en
particulier lorsque celle-ci doit entraíner une baisse de
température.
Ceci a pour effet d'éviter de trop baisser la
température s'il faut la remonter immédiatement après.
Lorsque la ligne doit changer de vitesse, par
exemple du fait d'une augmentation de vitesse demandée
par l'installation de revêtement suivant l'installation
de recuit sur la ligne, le procédé acquiert la valeur de
la vitesse cible à atteindre et l'instant où la vitesse
cible doit être atteinte.
Du fait du changement de vitesse de la ligne, il
va être nécessaire de modifier les consignes de température
du four pour que le cycle thermique de la bande soit
respecté avec la nouvelle vitesse.
Pour cela, le calculateur détermine le transitoire
en vitesse et en température à appliquer pour que
le changement de vitesse n'affecte pas le traitement
thermique de bandes, c'est-à-dire l'instant de départ des
modifications de température et de vitesse et les lois de
modifications de vitesse et de température.
Ces paramètres sont déterminés en tenant compte
des éventuelles transitions dues à des changements de
cycle thermique en cours ou prévus, ceci pour éviter par
exemple une baisse de température dictée par le changement
de vitesse de la ligne suivi d'une baisse de température
dictée par le changement de cycle thermique.
Dans certains cas d'utilisation, il peut arriver
que la vitesse doit être réduite de façon importante
avant d'être à nouveau immédiatement augmentée pour
reprendre sa valeur initiale. Dans de telles circonstances,
il est prévu de ne pas laisser descendre la température
du four et de conserver la température présente
afin de ne pas consommer d'énergie de manière excessive
pour remonter la température à ce même niveau de température
par la suite.
Dans le cas où le changement de vitesse est subi,
c'est-à-dire détecté après coup, le procédé permet après
avoir détecté le changement de vitesse de déclencher un
transitoire sur la température pour s'adapter à la
nouvelle vitesse.
Sur la figure 1, on peut voir le schéma d'un
dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant
l'invention comprenant un four de recuit continu 1
constitué de six zones distinctes 1A à 1F au travers
desquelles passe une bande 2 représentée en cours de
traitement, suivie d'une bande 3 soudée à la bande 2
suivant une zone de soudure 4. Cette zone de soudure 4
comprend un trou 5 débouchant de chaque côté de la bande
et permettant le repérage de celle-ci, en des points
particuliers de la ligne, au cours de son défilement, au
moyen de capteurs 6. Sur le reste de la ligne, la position
ainsi que la vitesse de la bande sont déterminées
par des capteurs de mesure 22 implantés sur les différents
rouleaux 23 de la ligne et qui, compte tenu de la
vitesse de défilement de la bande et du rayon des rouleaux
qui l'entraínent, intègrent l'abscisse de la bande.
Ces capteurs sont reliés à l'unité de traitement de
l'information 7.
Des capteurs de température de la bande 8 sont
placés dans chacune des différentes zones du four. Les
informations recueillies par ces capteurs 8 sont transmises
à l'unité de traitement de l'information 7. Des
moyens de stockage d'information et de programmes 9 sont
également prévus et reliés à l'unité de traitement de
l'information 7. Cette unité 7 commande des dispositifs
10 de réglage de la température de chacune des zones du
four, ainsi qu'un dispositif de réglage de la vitesse
d'avancement de la bande non représentée sur la figure 1.
Un dispositif 21 de visualisation des informations
recueillies au niveau du four et au niveau des bandes est
également prévu pour informer l'opérateur et lui permettre
de commander l'installation dans certaines circonstances
particulières.
Ainsi l'utilisation d'un tel dispositif pour la
mise en oeuvre du procédé permet un traitement thermique
de bandes de nature différente sans adjonction de bandes
intermédiaires et ni consommation superflue d'énergie
pour le chauffage du four, pendant les conditions transitoires,
dans la limite où les variations des paramètres
de classe de produits sont suffisamment faibles, par
exemple en admettant que des variations d'épaisseur ne
dépassant pas 20%.
Claims (10)
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu à rayonnement par tubes radiants et à inertie thermique importante du type comprenant plusieurs zones successives de chauffage à des températures distinctes et contrôlables individuellement, et un dispositif de pilotage du four, le four étant utilisé notamment pour effectuer des traitements thermiques différents en continu de bandes raccordées entre elles et nécessitant des opérations de recuit spécifiques, dans lequel :on détermine la position des extrémités de bandes, la vitesse d'avancement de la bande, la température dans chacune des zones du four,on détermine pour chaque zone du four les caractéristiques géométriques de la bande qui entre dans la zone du four, en particulier son épaisseur et sa largeur, le cycle thermique à lui faire subir et les consignes de température à appliquer à la zone du four pour réaliser le cycle thermique, ainsi que les caractéristiques géométriques de la bande suivant celle qui est dans la zone du four et le cycle thermique à lui faire subir, caractérisé en ce que :on calcule pour chaque zone du four au moyen d'une loi de commande en fonction des conditions de la bande dans la zone du four, des conditions de la bande suivante et des contraintes dues aux caractéristiques du four,la durée de transition optimale pour que la zone du four passe de la température pour réaliser le cycle thermique de la bande qui est dans ladite zone à la température pour réaliser le cycle thermique de la bande suivante, etle moment à partir duquel il faut modifier les consignes de température de la zone du four, pour assurer le cycle thermique de la bande suivant celle située dans la zone du four, sans que la température soit inférieure à la température nécessaire au cycle thermique de la bande située dans ladite zone, ainsi que la loi de variation de la température dans ladite zone ; eton envoie au dispositif de pilotage du four les consignes de variation de température.
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on contrôle la température des différentes zones du four en appliquant pendant les phases de transition des consignes de température du four dont on calcule la date de déclenchement, la durée et la pente à partir des paramètres mesurés des caractéristiques des bandes, et des autres paramètres provenant des différentes classes de produit.
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le temps maximal d'une transition de température est celui du traitement du produit sur lequel s'applique cette transition et en ce que les consignes relatives à une transition sont déterminées avec une anticipation équivalente au temps d'établissement des températures additionné d'un temps mort dû à l'inertie de la zone dudit four.
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce queparallèlement, on détermine la vitesse de la bande dans le four et la vitesse à laquelle elle doit défiler dans le cas d'un changement de vitesse, et on calcule le moment à partir duquel il faut modifier les consignes de vitesse.
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu suivant la revendication 4, dans lequel la vitesse d'avancement de la bande doit être modifiée, caractérisé en ce que :on acquiert la valeur de la vitesse cible à atteindre et l'instant où la vitesse doit être atteinte;on détermine les paramètres des transitoires en vitesse et en température à appliquer pour que le changement de vitesse n'affecte pas le traitement thermique des bandes.
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les paramètres des transitoires en vitesse et en température sont déterminés en tenant compte des éventuels transitoires dus à des changements de cycle thermique en cours ou prévus.
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on recalcule périodiquement les conditions de transition pour prendre en compte toute évolution du point de fonctionnement sur le produit en cours par rapport aux prévisions.
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on applique des rampes de température décroissantes afin d'adapter la température d'une zone du four d'une première valeur à une seconde valeur inférieure lorsque le début de la bande nécessitant la seconde valeur de ladite zone du four, arrive à une distance prévue (Dm) avant la sortie de ladite zone du four.
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on applique par anticipation des rampes de température croissantes afin d'adapter la température d'une zone du four d'une première valeur à une seconde valeur supérieure pendant la présence de la bande précédant celle nécessitant la seconde valeur de température de telle sorte que ladite température soit atteinte lors de l'entrée de ladite bande dans ladite zone du four.
- Procédé de conduite automatique d'un four de recuit continu suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on limite les variations de température des zones du four lorsque l'on note une succession de trois bandes nécessitant respectivement des températures élevées, faibles, puis élevées lors du passage de la bande nécessitant un traitement à faible température.
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